WO2014115399A1 - 漏水推定装置及びシステム及び方法 - Google Patents

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WO2014115399A1
WO2014115399A1 PCT/JP2013/080370 JP2013080370W WO2014115399A1 WO 2014115399 A1 WO2014115399 A1 WO 2014115399A1 JP 2013080370 W JP2013080370 W JP 2013080370W WO 2014115399 A1 WO2014115399 A1 WO 2014115399A1
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water
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leakage
water leakage
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進吾 足立
信補 高橋
信幸 中村
基朗 小熊
宏充 栗栖
剛 武本
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株式会社日立製作所
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G01M3/28—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds
    • G01M3/2807—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds for pipes
    • G01M3/2815—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds for pipes using pressure measurements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B7/00—Water main or service pipe systems
    • E03B7/003—Arrangement for testing of watertightness of water supply conduits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B7/00—Water main or service pipe systems
    • E03B7/02—Public or like main pipe systems

Definitions

  • Patent Document 1 divides a distribution pipe network into a plurality of distribution blocks, constructs a relational expression between the measured pressure value and the amount of leakage, generates a leakage coefficient, and divides the distribution block into a plurality of areas. For each area, obtain the pipeline information and calculate the hydrostatic pressure value for each area, the relationship between the pressure value and the amount of water leakage, the hydrostatic pressure value and the water leakage coefficient, A technique for estimating the amount of water leakage for each is described.
  • Patent Document 1 the water leakage coefficient described in Patent Document 1 is fixed, and it is not considered that the leakage coefficient of water distribution pipes and water supply pipes increases or the amount of water leakage increases with time. Therefore, in the technique described in Patent Document 1, the accuracy of predicting the water leakage distribution is low.
  • the disclosed water leakage estimation device includes a measurement information collection unit that collects measurement information from a pressure and flow rate measurement device installed in a water pipe network, a water usage storage unit that accumulates water usage information in an area, Based on the measurement information and the water usage information, the leakage amount estimation means for estimating the leakage amount information in the distribution block containing the area, and the pipeline information storage for storing the pipeline information including the extension information of the water pipe network in the area Based on the means, exploration / repair information storage means for accumulating exploration / repair information including the timing of water leakage exploration and pipeline repair in the area, pipe information, exploration / repair information, and water leakage information, A restoration information estimation unit that estimates restoration information including a restoration rate of water leakage in the area, and a leakage distribution estimation unit that estimates a leakage distribution including the amount of leakage in the area based on the restoration information.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the water leakage estimation apparatus 101.
  • the water leakage estimation device 101 includes a water leakage amount estimation unit 110, a restoration information estimation unit 111, a water leakage distribution estimation unit 112, an exploration plan planning unit 113, a large-scale water leakage determination unit 114, a pipeline information storage unit 121, Exploration / repair information storage unit 122, measurement information storage unit 123, water usage information storage unit 124, cost information storage unit 125, restoration information storage unit 131, water leakage distribution storage unit 132, and exploration plan storage unit 133, a PDA terminal IF unit 171, a measurement device IF unit 172, and a screen display unit 173.
  • the configuration of the water pipe network, water distribution block, area, and the like that are managed by the water leakage estimation apparatus 101 will be described later with reference to FIG.
  • the water leakage amount estimation unit 110 includes measurement information recorded in the measurement information storage unit 123, water usage information recorded in the water usage information storage unit 124, and pipeline information recorded in the pipeline information storage unit 121. Is input, the amount of water leakage in each distribution block in a predetermined cycle (for example, one day) is estimated, and the estimated amount of water leakage is used as the amount of water leakage information, the restoration information estimation unit 111, the water leakage distribution estimation unit 112, and the large-scale water leakage determination unit 114.
  • the estimated amount of water leakage uses known techniques such as estimation based on the nighttime minimum flow rate and water balance calculation (estimating the amount of water leakage by subtracting the water consumption and other factors from the integrated value of the water distribution). be able to.
  • the restoration information estimation unit 111 receives the pipeline information recorded in the pipeline information storage unit 121, the leak detection and pipeline repair information recorded in the exploration / repair information storage unit 122, and the leak amount estimation unit 110. Using the leakage amount information as an input, the remaining leakage amount and the restoration speed of the leakage in each area are estimated to construct restoration information, and the restoration information is transmitted to the restoration information storage unit 131.
  • the search / repair information storage unit 122 means the search / repair information storage unit 122. Details of the restoration information and processing of the restoration information estimation unit 111 will be described later with reference to FIGS. 9 and 10.
  • the leakage distribution estimation unit 112 receives the restoration information recorded in the restoration information storage unit 131 and the leakage amount information received from the leakage amount estimation unit 110 as input, and changes the leakage distribution over a certain period over the past and future of each area.
  • the leakage distribution information is configured by estimation, and the leakage distribution information is transmitted to the leakage distribution storage unit 132. Details of the water leakage distribution information and the processing of the water leakage distribution estimation unit 112 will be described later with reference to FIG.
  • the exploration plan planning unit 113 receives the water leakage distribution information recorded in the water leakage distribution storage unit 132 and the cost information recorded in the cost information storage unit 125, and estimates the water leakage exploration recommended time for each area that is cost-effective. Then, the exploration plan information is configured, and the exploration plan information is transmitted to the exploration plan storage unit 133. Details of the exploration plan information and the processing of the exploration plan drafting unit 113 will be described later with reference to FIG.
  • the large-scale water leakage determination unit 114 receives the water leakage distribution information recorded in the water leakage distribution storage unit 132 and the water leakage amount information received from the water leakage amount estimation unit 110, and determines whether large-scale water leakage has occurred in each water distribution block.
  • the determination result (the presence or absence of large-scale water leakage) is output as large-scale water leakage determination information and transmitted to the screen display unit 173.
  • the processing of the large-scale water leakage determination unit 114 will be described later with reference to FIG.
  • the pipe line information storage unit 121 records pipe line information related to a target water pipe network managed by the water leakage estimation apparatus 101. Specifically, the pipe line information of the water distribution pipe, which will be described later with reference to FIG. 4, the pipe line information of the water supply pipe, which will be described later with reference to FIG. 5, and the area configuration information which will be described later with reference to FIG.
  • the exploration / repair information storage unit 122 records information on water leak search and pipe repair in the target water pipe network managed by the water leak estimation apparatus 101. Specifically, the water leakage exploration information described later in the description of FIG. 7 and the pipeline repair information described later in the description of FIG. 8 are recorded.
  • the measurement information storage unit 123 records sensor measurement information in a target water pipe network managed by the water leakage estimation apparatus 101. Sensor measurement data (measured values of pressure and flow rate) of each measurement device in a cycle transmitted by the measurement device 182, for example, 1 minute cycle, is recorded in time series.
  • the water usage information storage unit 124 records water usage information of water users in the target water pipe network managed by the water leakage estimation apparatus 101.
  • a water user draws water from a distribution pipe of a water pipe network through a water supply pipe, and a water meter for collecting a charge is installed at the drawing point.
  • the amount of water used measured by the water meter is periodically read by a meter reader or an automatic meter reading system.
  • the water usage information storage unit 124 records the information on the water usage of each water user collected in this manner, that is, the information on the water usage used by a certain water user for a certain period.
  • the cost information storage unit 125 records cost information including the cost required for water leakage exploration and pipeline repair in the target water pipe network managed by the water leakage estimation apparatus 101 and the loss due to unit water leakage.
  • the cost of water leakage exploration and pipeline repair is to conduct water leakage exploration for each area of the water pipe network using methods such as sound listening, and also to conduct pipe repair for water leaks discovered by exploration. This is a necessary cost. Further, the loss due to the unit amount of water leakage is, for example, the cost of leaving 1 m ⁇ 3 of water leakage. Note that a ⁇ b represents a to the bth power.
  • the restoration information storage unit 131 records the leakage information of each area output by the restoration information estimation unit 111.
  • the water leakage distribution storage unit 132 records the water leakage distribution information of each area output by the water leakage distribution estimation unit 112.
  • the exploration plan storage unit 133 records exploration plan information related to the recommended period for water leakage exploration output from the exploration plan planning unit 113.
  • the measurement device IF unit 172 transmits information received from the measurement device 182 to be described later to the measurement information storage unit 123, and adds new measurement information to the measurement information storage unit 123.
  • the PDA terminal IF unit 171 transmits information received from the PDA terminal 181 described later to the exploration / repair information storage unit 122, and adds the water leakage exploration information and the pipeline repair information recorded in the exploration / repair information storage unit 122. Or update.
  • the screen display unit 173 displays the leakage distribution information recorded in the leakage distribution storage unit 132, the exploration plan information recorded in the exploration plan storage unit 133, and the large-scale leakage determination information received from the large-scale leakage determination unit 114, for example. It is presented to the operator of the water leakage estimation apparatus 101 through an output device such as. Specifically, it is presented using tables and graphs in the format described with reference to FIGS. 9, 11, 12, and 13.
  • the estimation regarding the water leakage estimation device 101 means the water leakage amount information output from the water leakage amount estimation unit 110, the restoration information output from the restoration information estimation unit 111, the water leakage distribution information output from the water leakage distribution estimation unit 112, and the exploration plan planning unit. It is assumed that the search plan information output by 113 is calculated.
  • Each measuring device 182 is connected to the water leakage estimation device 101 via a communication network.
  • Measuring devices such as a flow meter and a pressure gauge installed in the water pipe network to be managed transmit the measured sensor data to the measuring device IF unit 172 of the water leakage estimation device 101 via the communication network.
  • a specific example of the measuring device will be described later with reference to FIG.
  • Each PDA terminal 181 (mobile information terminal) is connected to the water leakage estimation apparatus 101 via a communication network or the like. At the time of water leakage exploration and pipeline repair, the PDA terminal 181 receives information on the water leakage exploration and pipeline repair by the user's operation, and transmits the information to the PDA terminal IF unit 171 of the water leakage estimation apparatus 101.
  • the water leakage estimation apparatus 101 includes a CPU 201, a memory 202, a media input / output unit 203, an input unit 205, a communication control unit 204, a display unit 206, a peripheral device IF unit 207, and a bus 210. It is composed of
  • the CPU 201 executes a program on memory 202.
  • the memory 202 temporarily stores programs, tables, and the like.
  • the media input / output unit 203 holds programs, tables, and the like.
  • the input unit 205 is a keyboard, a mouse, or the like.
  • the communication control unit 204 is connected to the network 220.
  • the display unit 206 is the display illustrated in FIG.
  • the peripheral device IF unit 207 is an interface such as a printer.
  • the bus 210 interconnects the CPU 201, the memory 202, the media input / output unit 203, the input unit 205, the communication control unit 204, the display unit 206, and the peripheral device IF unit 207.
  • the water leakage estimation apparatus 101 in FIG. 1 is realized by the CPU 201 executing the program.
  • FIG. 3 the configuration of the water pipe network, the water distribution block, and the area that are the targets of water leakage management of the water leakage estimation apparatus 101 will be described.
  • a distribution reservoir 301 for supplying water to the water pipe network and the water distribution pipe network are shown by solid lines. Further, flow meters 310 to 313 and pressure gauges 321 to 324 are illustrated as measuring devices installed in the water pipe network.
  • a water distribution block refers to an area in which the flow rate of all the distribution pipes flowing into and out of the water pipe network is measured by a flow meter among those set as areas for dividing the water pipe network.
  • the areas 331 and 332 are provided with a flow meter 311 and flow meters 312 and 313 in the inflow pipeline, and are water distribution blocks.
  • a water distribution block is also called DMA (District Metered Area).
  • an area that is further divided into water distribution blocks and set as a unit for water leakage estimation and water leakage exploration is called an area.
  • the water distribution block 331 is a single area, and the water distribution block 332 is divided into three areas 341 to 343. That is, the water distribution block includes an area.
  • the water leakage estimation device 101 accurately estimates the amount of water leakage, the recommended time for water leakage exploration, etc. for each area.
  • the table water pipe information 400 which is the pipe line information of the water pipe recorded in the pipe information storage unit will be described.
  • the table water pipe information 400 includes water pipe ID information 401, position information 402, extension information 403, diameter information 404, pipe type information 405, laying year information 406, embedment environment information 407, and incidental information 408 in columns.
  • FIG. 4 only one water pipe is displayed, but the table water pipe information 400 is possible with one water pipe as one line for all water pipes in the water pipe network to be managed by the water leakage estimation apparatus 101. All information is recorded within a certain range.
  • the distribution pipe ID information 401 stores an ID that uniquely defines a specific distribution pipe among all distribution pipes.
  • position information 402 coordinate information for specifying the position where the corresponding water pipe is buried is stored in cooperation with the GIS (geographic information system).
  • extension information 403 and the diameter information 404 information related to the extension of the water pipe is stored.
  • the pipe type information 405 stores information such as DIP (Ductile Cast Iron Pipe), CIP (Cast Iron Pipe), etc., pipe specifications (presence of corrosion prevention sleeve), and the like.
  • the installation year information 406 records the installation year of the water pipe. Alternatively, the burial year may be recorded, and the laying year may be calculated therefrom.
  • an index for evaluating the corrosiveness of the soil is stored.
  • an index of the groundwater level is stored.
  • a load on the distribution pipe (traffic volume, etc.), and the like are stored.
  • Supplied information 408 stores information such as the number and position of accessories such as fire hydrants and air valves, and the number of water pipes taken out.
  • Table water pipe information 500 which is the pipe line information of the water supply pipe recorded in the pipe information storage unit will be described.
  • Table water pipe information 500 includes water pipe ID information 501, position information 502, connection destination water pipe ID information 503, extension information 504, diameter information 505, pipe type information 506, laying year information 507, and buried environment information 508. Have.
  • the table water supply pipe information 500 can have one water supply pipe as one line for all the water supply pipes of the water supply network managed by the water leakage estimation apparatus 101. Record all information within a reasonable range.
  • the water pipe ID information 501 stores an ID that uniquely defines a specific water pipe among all the water pipes.
  • position information 502 coordinate information for specifying the position where the water supply pipe is buried is stored in cooperation with the GIS (geographic information system).
  • the connection destination water pipe ID information 503 stores the ID of the water pipe to which the water pipe is connected.
  • extension information 403 and the diameter information 404 information related to the extension of the water pipe is stored.
  • the pipe type information 405 stores information on pipe types such as PE (polyethylene pipe) and LP (lead pipe).
  • the laying year information 507 the laying year of the water supply pipe is recorded.
  • the burial year may be recorded.
  • the embedded environment information 508 stores an index for evaluating the corrosiveness of the soil.
  • the table area information 600 which is the structure of the area recorded in the pipe line information storage unit will be described.
  • the table area information 600 includes area ID information 601, water distribution block ID information 602, and area information 603 in a row.
  • the table area information 600 includes all the information for one area as one line for all areas where the water leak estimation apparatus 101 has managed the water pipe network. Record.
  • the area ID information 601 stores an ID that uniquely defines a specific area among all areas.
  • the water distribution block ID information 602 stores an ID that uniquely defines a water distribution block that includes the area.
  • the area information 603 stores information on vertex coordinates of a polygon that specifies a geographical area of the area in cooperation with the GIS (geographic information system).
  • the water pipe and water pipe included in the specific area can be extracted.
  • the table water leak search information 700 which is the water leak search information recorded in the search / repair information storage unit will be described.
  • the table water leakage exploration information 700 has exploration ID information 701, period information 702, and target area information 703 in a row.
  • the table leakage survey information 700 includes one leakage survey as one line for the leakage survey histories performed in all areas managed by the leakage estimation apparatus 101. Record all information.
  • the search ID information 701 stores an ID that uniquely defines a specific search history among all search histories.
  • the period information 702 stores information on a period during which the search is performed.
  • the ID of the area where the water leakage exploration is performed in the exploration is stored.
  • the table pipeline repair information 800 which is the pipeline repair information recorded in the exploration / repair information storage unit, will be described.
  • the table pipeline repair information 800 has repair ID information 801, type information 802, pipe ID information 803, position information 804, cause information 805, prevention water leakage amount information 806, date information 807, and exploration ID information 808 in columns.
  • the table pipeline repair information 800 includes the pipeline repair history performed on the distribution pipe and the water supply pipe managed by the water leakage estimation apparatus 101. All information is recorded with one pipeline repair as one line.
  • the repair ID information 801 stores an ID that uniquely defines a specific repair history among all repair histories.
  • the repair target is a distribution pipe or a water supply pipe, and ID information of the target pipe is stored.
  • the location information 804 stores information on the location where the repair is performed in cooperation with the GIS (geographic information system). That is, information on which position of the target pipe has been repaired is stored.
  • the cause information 805 stores information on the estimated cause of the leaked water that has been repaired. For example, information on the cause is stored as aged deterioration, corrosion, overload, unknown, etc.
  • the prevention water leakage amount information 806 information on the leakage amount (flow rate) at the time of repair of the water leakage targeted for the repair is stored.
  • the date / time information 807 stores information on the date / time when the repair was performed.
  • the ID information of the water leak exploration in which the water leak targeted for the repair is found is stored. If the target water leak is not the water leak discovered by the water leak exploration, for example, if it is a water leak discovered by a report of ground water leak, ID information that can identify the reason for the discovery is stored.
  • the restoration information output by the restoration information estimation unit and the leakage distribution information output by the leakage distribution estimation unit will be described.
  • FIG. 9 is a diagram showing changes in the amount of water leakage in the water distribution block 331 and the areas 341 to 343.
  • areas 341 to 343 are labeled as areas 1 to 3, respectively.
  • the water leakage amount 901 indicates the water leakage amount of the water distribution block 331 at each time point of 950 from the past in the water distribution block water leakage amount information output by the water leakage amount estimation unit 110.
  • the water leakage distribution information output by the water leakage distribution estimation unit is composed of the amount of water leakage in each area.
  • the change in the amount of water leakage in the areas 341 to 343 displayed in the stacked area graph is the water leakage distribution information.
  • the leakage amount of the area 341 is displayed as a difference between the leakage amount 901 and the leakage amount 902. *
  • water leakage prevention work that is, water leakage exploration, and pipeline repair for water leakage discovered by the water leakage exploration are being carried out.
  • the water leakage amount 901 decreases.
  • the amount of water leakage 901 increases due to the restoration of the water leakage during the period between the water leakage prevention operations.
  • the amount of water leakage of the water distribution block 331 that remains even after performing the water leakage prevention work (911, 912, 913) is referred to as the residual water leakage amount 921 of the water distribution block 331.
  • the amount of water leakage reduction due to water leakage prevention work is called water leakage prevention amount.
  • the amount of water leakage prevention for each area can be estimated.
  • the prevention work 911 for the area 343 the reduction amount 961 of the water leakage amount 901 is set as the estimated value of the water leakage prevention amount of the area 343.
  • the amount of water leakage prevention 964 is also estimated for the prevention work 914 performed at another time in the same area.
  • the leakage prevention amounts 962 and 965 are estimated by the prevention operations 912 and 915 for the area 342, and the leakage prevention amount 963 is estimated by the prevention operation 913 for the area 341.
  • the rate of increase due to the restoration of the leakage amount of the water distribution block 331 can be estimated as the restoration rate 991, for example, as the increase amount of the leakage amount per unit time.
  • the restoration information output by the restoration information estimation unit includes the water leakage restoration speed and the remaining water leakage amount immediately after the prevention work in each area.
  • FIG. 10 is a flowchart showing processing of the restoration information estimation unit.
  • step 1001 the restoration information estimation unit 111 receives the pipeline information recorded in the pipeline information storage unit 121 and the leak detection and pipeline repair information recorded in the exploration / repair information storage unit 122.
  • the leakage amount information received from the leakage amount estimation unit 110 is received.
  • the restoration information estimation unit 111 estimates the amount of water leakage prevention by prevention work in each area.
  • the restoration information estimation unit 111 extracts, from the pipeline repair information 800, the water leak repair history found in the survey for the survey recorded in the water leak survey information 700.
  • the restoration information estimation unit 111 calculates a reduction amount of the water leakage amount of the water distribution block including the area before and after the execution of the corresponding repair.
  • the restoration information estimation unit 111 estimates the amount of reduction as the amount of water leakage prevention for prevention work including the exploration and repair.
  • the restoration information estimation unit 111 calculates a decrease amount 961 of the water leakage amount 901 and estimates the amount of water leakage prevention by the prevention operation 911.
  • the restoration information estimation unit 111 estimates the leakage prevention amount of the prevention work by taking the sum of the respective estimated prevention leakage amounts stored in the prevention leakage amount information 806 of the pipeline repair information 800 for the corresponding repairs. May be.
  • the restoration information estimation unit 111 estimates the actual restoration rate of water leakage in each area using the water leakage prevention amount.
  • the restoration information estimation unit 111 estimates the actual restoration speed in an area where there is a record of the water leakage prevention work two or more times, and information regarding the prevention work is recorded in the water leakage exploration information 700 and the pipeline repair information 800. Only run against.
  • the restoration information estimation unit 111 first sets the amount of restoration R of leakage in the period between the two prevention operations after the latest two leakage prevention operations for the same area for the second (most recent) prevention operation. Estimated by the amount of water leakage prevention.
  • the restoration information estimation unit 111 can estimate the actual restoration speed by dividing the water leakage prevention amount 964 by the length of the interval between the prevention work 914 and the prevention work 911 for the area 343.
  • the restoration information estimation unit 111 has a difference between the distribution block residual water leak amount 921 after the first round prevention work and the distribution block residual water leak amount 922 after the second round prevention work. Then, the ratio of the remaining water leakage amount of the water distribution block is also applied to the remaining water leakage amount in each area, and the restoration amount can be corrected in consideration of the change in the remaining water leakage amount.
  • the restoration information estimation unit 111 calculates the effect and corrects the restoration amount even when the amount of residual water leakage is expected to decrease due to the update work of the water pipe network in the area or the improvement of the exploration technique. Also good.
  • step 1004 the restoration information estimation unit 111 constructs a regression equation using the pipeline information of the area, leak detection and pipeline repair information as explanatory variables, and the actual restoration speed estimated in each area as the explained variable.
  • the restoration information estimation unit 111 applies the following linear regression equation, and estimates the coefficient by multiple regression analysis.
  • V a0 + a1 ⁇ N + a2 ⁇ L (1) here, V: Restoration speed [m ⁇ 3 / h / year] N: Number of water supply pipes that have been installed for more than 5 years at the time of estimation of actual restoration speed in the area [-] L: Extension of water pipes for more than 15 years of installation at the time of estimation of actual restoration speed in the area [m] a0, a1, a2: coefficients.
  • the restoration information estimation unit 111 estimates the degree of fit (variation) of the regression equation in addition to the coefficient value by the configuration of the regression equation.
  • the structure of the regression equation is not limited to the above example, and the selection of the explanatory variable used in the regression equation can be set in advance by the operator of the water leakage estimation apparatus 101.
  • the explanatory variable any information stored in the pipe line information, the water leakage survey and the pipe line repair information can be appropriately processed and used. Further, it is not necessary to apply linear regression, and arbitrary nonlinear regression may be used. Any known technique can be used for the method of constructing the regression equation such as multiple regression analysis.
  • step 1005 the restoration information estimation unit 111 estimates the water leakage restoration speed at the estimation time of each area.
  • the restoration information estimation unit 111 estimates the leakage restoration speed of each area by substituting the information of each area at the estimation time into the explanatory variable of the regression equation configured in Step 1004 and calculating the restoration speed.
  • a fixed estimation formula given in advance may be used instead of the regression formula constructed in step 1004.
  • the restoration speed can be estimated even for an area where the actual restoration speed cannot be calculated in step 1003.
  • restoration of leakage is related to probabilistic factors, there may be variations in the actual restoration speed even in the same area, so a more accurate estimation of the restoration speed can be made by using a regression equation. I can expect.
  • the restoration information estimation unit 111 estimates the amount of residual water leakage immediately after the latest prevention work in each area.
  • the restoration information estimation unit 111 estimates the amount of residual water leakage in each area by multiplying a commonly used unavoidable water leakage UARL (Unvoidable Annual Real Loss) by an empirical coefficient s described later.
  • UARL Unvoidable Annual Real Loss
  • UARL (18 ⁇ Lm + 0.80 ⁇ Nc + 25 ⁇ Lp) ⁇ P here, UARL: Inevitable leakage [L / day]
  • Lm Total length of water pipe [km]
  • Nc Number of connected water pipes [-]
  • Lp Total length of water pipe [km]
  • P Average pressure [m] It is.
  • the restoration information estimation unit 111 determines an empirical coefficient s based on the ratio between the total UARL of each area a and the remaining water leakage 921 (RL) at this time.
  • the effect may be calculated and the coefficient corrected.
  • step 1007 the restoration information estimation unit 111 integrates the restoration speed of each area and the remaining water leakage amount of each area as restoration information, and transmits it to the restoration information storage unit 131.
  • the restoration amount is proportional to the elapsed time (R ⁇ T), and an embodiment is described in which the restoration speed is calculated as the proportional coefficient.
  • R ⁇ T elapsed time
  • another model such as the proportionality of the elapsed time to a constant power (R ⁇ T ⁇ n, where n is a constant) is used instead of the recovery speed. You may employ
  • the restoration speed is estimated using a regression equation.
  • the restoration information estimation unit 111 may perform a probabilistic estimation of the restoration speed.
  • the restoration information estimation unit 111 in the area where N is in a certain range and L is in a certain range, the restoration information estimation unit 111 has a probability that the restoration speed V is less than v0, x%, It is also possible to perform estimation in the form of y% for the probability of v0 or more and less than v1, and z% for the probability of v1 or more.
  • the restoration information estimation unit 111 that performs such probabilistic estimation, learning and estimation using a Bayesian network can be used instead of regression analysis in Step 1004 and Step 1005. Since the Bayesian network is a known technique, a detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 11 shows an example of a screen display of leakage distribution information and exploration plan information for the water distribution block 331 and the areas 341 to 343.
  • the solid line 1100 is the water leakage amount of the water distribution block 331 estimated by the water leakage amount estimation unit 110.
  • Lines 901 to 903 are boundary lines for displaying the amount of water leakage (leakage distribution) in each area estimated by the water leakage distribution estimation unit 112 as a stacked area graph.
  • a line 950 represents the estimated time point, and FIG. 11 shows the transition of the water leakage distribution over a certain period in the past and the future.
  • Arrows 1111 to 1113 indicate the recommended time for water leakage search in each area estimated by the search plan planning unit 113.
  • the estimation results of the amount of water leakage in each area are collectively called the water leakage distribution.
  • the water leakage distribution estimation unit 112 selects a coefficient k that uniformly multiplies the restoration speed Va of each area so as to minimize the following expression, and corrects the restoration speed to k ⁇ Va.
  • the symbol of the sum represents the sum for the time t within a certain period and the sum for the area a in the water distribution block.
  • the leakage distribution estimation unit 112 transmits the estimated leakage distribution to the leakage distribution storage unit 132.
  • the corrected restoration speed is also transmitted to the leakage distribution storage unit 132 and recorded in the leakage distribution storage unit 132.
  • the water leakage distribution estimation unit 112 periodically performs the above water leakage distribution estimation process, and transmits the latest water leakage distribution to the water leakage distribution storage unit. Therefore, when the user of the water leakage estimation apparatus 101 confirms the display, the water leakage estimation apparatus 101 can immediately display the estimation result of the water leakage distribution information.
  • the water leakage distribution estimation unit 112 can also perform probabilistic estimation of the water leakage distribution.
  • the water leakage distribution estimation unit 112 uses the restoration speed of each area estimated stochastically as described above, for example, the probability that the amount of water leakage in the area 341, the area 342, and the area 343 is within a predetermined range is w%, for example. It can be estimated that there is.
  • the exploration plan planning unit 113 estimates a recommended time for performing water leakage exploration and pipeline repair for each area.
  • the cost for performing the prevention work with the period T can be approximated by the following equation, for example.
  • the exploration plan planning unit 113 calculates the optimum period Ta for the area a by the following expression as a period for minimizing the above expression.
  • Ta ⁇ (2 ⁇ Ca) / (P ⁇ Va) ⁇ ⁇ 0.5
  • the values of P and Ca are acquired from the cost information storage unit 125.
  • the value of Va corrected by the water leakage distribution estimation unit 112 is acquired from the water leakage distribution storage unit 132.
  • the exploration plan planning unit 113 transmits the time after Ta time from the most recent prevention work execution time to the exploration plan storage unit 133 as the recommended water leakage exploration time.
  • the large-scale water leakage determination unit 114 calculates the rate of increase of the water leakage amount from the water leakage amount of the water distribution block received from the water leakage amount estimation unit 110, and for each area in the water distribution block received from the water leakage distribution storage unit 132. The difference or ratio between the sum of the restoration speeds and the increase speed is calculated. The large-scale water leakage determination unit 114 determines that large-scale water leakage occurs when the increase rate of the water leakage amount of the water distribution block is large and the difference or ratio with the sum of the restoration speeds exceeds a certain value. The determination result is transmitted to the screen display unit 173.
  • FIG. 12 shows an example of the water leakage distribution information for the water distribution block 331 and the areas 341 to 343, as in FIG.
  • a solid line 1100 indicates the amount of water leakage of the water distribution block 331 estimated by the water leakage amount estimation unit 110.
  • a line 1201 indicates an increase speed serving as a determination threshold. Since the increase rate (slope) of the water leakage amount 1100 exceeds the threshold value, the large-scale water leakage determination unit 114 determines that large-scale water leakage has occurred.
  • a screen display example by the screen display unit 173 will be described with reference to FIG. 13 showing the screen display of the first embodiment of the water leakage estimation apparatus.
  • the water leakage distribution / exploration plan display screen 1301 displayed by the screen display unit 173 has a water distribution block display 1302, a water leakage distribution / exploration time graph display 1303, and a water leakage distribution / exploration time table display 1304.
  • the screen display unit 173 displays a water pipe network, a water distribution block, and a water distribution block on the map in cooperation with the GIS (geographic information system) for the water distribution block to be managed by the water leakage estimation apparatus 101 selected by the operator Display area, etc.
  • GIS Geographic information system
  • a water distribution block 332, areas 341 to 343, and a flow meter and a pressure gauge in the water distribution block are displayed.
  • the screen display unit 173 may display each area by color according to the amount of water leakage based on the current water leakage distribution information calculated by the water leakage distribution estimation unit 112. Furthermore, even within the area, color-coded display may be performed according to the density of the water leakage estimated from the density of the water supply pipes.
  • the screen display unit 173 displays the transition of the leaked water distribution and the recommended leaked water exploration time as a graph in the leaked water distribution / exploration time graph display 1303 as described with reference to FIGS.
  • the screen display unit 173 displays the water leakage distribution at the time of display and the water leakage search recommended time in each area in a table format in the water leakage distribution / exploration time graph display 1303.
  • the screen display by the screen display unit 173 allows the user of the water leakage estimation apparatus 101 to check the water leakage distribution information and the exploration plan information in each area and use it for water leakage management.
  • the water leakage estimation apparatus 101 it is possible to accurately estimate the water leakage distribution for each area by utilizing the water leakage exploration information and the pipeline repair information.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of the water leakage estimation apparatus 101 according to the second embodiment.
  • the IF unit 171, the measurement device IF unit 172, and the screen display unit 173 are the same as those in the first embodiment.
  • an accident risk estimation unit 1441 a water leakage position estimation unit 1442, a pipe network calculation unit 1443, an accident risk storage unit 1451, and a water leakage position storage unit 1452 are provided.
  • the accident risk estimation unit 1441 receives the pipeline information recorded in the pipeline information storage unit 121 and the leak detection and pipeline repair information recorded in the exploration / repair information storage unit 122, and the pipeline information and leak detection And a repair equation that uses the pipe repair information as an explanatory variable and the probability of occurrence of a water leakage accident in each distribution pipe as an explanatory variable, and uses the regression equation to estimate the probability of a water leakage accident in each water distribution pipe and The probability is transmitted to the accident risk storage unit 1451 as accident risk information.
  • the probability of occurrence of a water leakage accident is the probability that a water leakage accident will occur from the unit length of the distribution pipe in one year.
  • the accident risk estimation unit 1441 applies the following regression formula and estimates the coefficient by regression analysis.
  • A a ⁇ t ⁇ b here, A: Probability of occurrence of water leakage accident a, b: Coefficient depending on pipe type t: Number of years of distribution pipe installation.
  • the structure of the regression equation is not limited to the above example, and the selection of the explanatory variable used in the regression equation can be set in advance by the operator of the water leakage estimation apparatus 101.
  • the explanatory variable any information stored in the pipe line information, the water leakage survey and the pipe line repair information can be appropriately processed and used.
  • any known technique can be used for the method of constructing the regression equation.
  • the restoration information estimation unit 111 handles only the amount of water leaked from the water supply pipe excluding the amount of water leaked from the water distribution pipe. Specifically, in the estimation of the amount of water leakage, the restoration information estimation unit 111 subtracts the amount of water leakage prevention from the distribution pipe from the record of the pipeline repair information when the water leakage prevention amount includes the amount of water leakage from the water distribution pipe. Perform additional processing.
  • leakage from the water distribution pipe is less frequent, but once it occurs, it often becomes a large-scale water leak.
  • the characteristics are different from the leakage from the water supply pipe. Therefore, in this embodiment, it is possible to improve the accuracy of water leakage estimation by separately handling the accident risk of the water distribution pipe and the amount of water leakage of the water supply pipe.
  • the water leakage position estimation unit 1442 receives the water leakage distribution information recorded in the water leakage distribution storage unit 132 and the measurement information recorded in the measurement information storage unit 123 as input, and uses the optimization calculation to determine whether the water distribution pipe in each water distribution block The large-scale water leak position is estimated and transmitted to the water leak position storage unit 1452 as the water leak position information.
  • the detail of the process of the water leak position estimation part 1442 is demonstrated.
  • the water leakage position estimation unit 1442 estimates the position of large-scale water leakage by solving an optimization calculation that minimizes the following objective function for each water distribution block.
  • the sum symbol represents the sum for the measuring device m installed in the water distribution block
  • p (m) an estimated value P (m) corresponding to the measured value of the measuring device m among the pipe network calculation results described later.
  • Measurement value of measuring device m wm Weight coefficient (constant) for measuring device m It is. That is, the water leakage position estimation unit 1442 obtains a decision variable that reduces the difference between the measurement information and the pipe network calculation result.
  • the decision variables of the optimization calculation performed by the water leakage position estimation unit 1442 are the position of the large-scale water leakage from the distribution pipe (node of the pipe network calculation model) and the amount of water leakage. It is assumed that there is more than one large-scale water leak in the distribution block.
  • the water leakage position estimation unit 1442 uses the water usage of the water service user and the water leakage distribution information in addition to the amount of water leakage of the large-scale water leakage.
  • the amount of water set for pipe network calculation is calculated by adding the amount of water leakage from the supplied water pipe.
  • the water leakage position estimation unit 1442 transmits information on the demand amount to the pipe network calculation unit 1443, receives information on the pipe network calculation result in which the demand amount is set from the pipe network calculation unit 1443, and receives the received pipe network
  • the value of the objective function is calculated using the calculation result.
  • the water leakage position estimation unit 1442 solves the optimization problem by selecting and fixing the decision variable and executing the process of calculating the value of the objective function using an optimization method such as a genetic algorithm.
  • the water leakage position estimation unit 1442 transmits the position and amount of large-scale water leakage, which are decision variables obtained as a solution to the optimization problem, to the water leakage position storage unit 1452 as the water leakage position information as described above.
  • the water leakage position estimation unit 1442 can accurately estimate the position of the large-scale water leakage from the water distribution pipe and the amount of water leakage by dividing the water leakage from the water supply pipe and the large-scale water leakage from the water distribution pipe and setting the demand amount.
  • the water leakage position estimation unit 1442 may further speed up the optimization calculation by using the accident risk information recorded in the accident risk storage unit 1451 and limiting the search range in the optimization calculation.
  • the water leakage position estimating unit 1442 uses only the position where a water distribution pipe having a water leakage accident occurrence probability higher than a predetermined value from the accident risk information as a search range. By doing so, it is possible to solve the optimization calculation by limiting the search range.
  • the optimization calculation by the water leakage position estimation unit 1442 has a combination variable called a position (node of the pipe network calculation model) as a decision variable, which is a large-scale optimization problem, and generally requires a long calculation time.
  • the calculation time can be shortened by limiting the search range.
  • the pipe network calculation unit 1443 receives the demand amount set in the pipe network calculation from the water leak position estimation unit 1442 for the distribution block which is the management target of the water leak estimation apparatus 101, and performs the pipe network calculation using the demand amount. Then, the estimated pressure value and the estimated flow rate in the pipe network, which are the result of the pipe network calculation, are transmitted to the water leak position estimation unit 1442. In addition to the demand amount, information necessary for the pipe network calculation is held by the pipe network calculation unit 1443. Since the pipe network calculation is a known technique, a detailed description thereof is omitted.
  • the accident risk storage unit 1451 records accident risk information including the probability of occurrence of a water leakage accident in each distribution pipe output from the accident risk estimation unit 1441.
  • the water leakage position storage unit 1452 records the water leakage position information including the water leakage position of the large-scale water leakage output from the water leakage position estimation unit 1442.
  • FIG. 15 which shows the screen display of 2nd embodiment of a water leak estimation apparatus
  • the example of a screen display by the screen display part 173 is demonstrated.
  • the water leakage position estimation display screen 1501 displayed by the screen display unit 173 includes a water distribution block display 1502, a water leakage distribution table display 1503, and a large-scale water leakage amount display 1504.
  • the screen display unit 173 performs a display similar to the water distribution block display 1302 of the first embodiment on the water distribution block display 1502 and additionally records the position of the large-scale water leak recorded in the water leak position storage unit 1452. Is displayed as an asterisk 1501.
  • the screen display unit 173 displays almost the same display as the leakage distribution / exploration time table display 1304 of the first embodiment on the leakage distribution table display 1503.
  • the screen display unit 173 displays, in a table format, information on the distribution block and the amount of water leakage included in the large-scale water leakage recorded in the water leakage position storage unit 1452 in the large-scale water leakage amount display 1504.
  • the user of the water leakage estimation apparatus 101 can confirm the location of the large-scale water leakage and the information on the amount of water leakage in addition to the water leakage distribution information of each area, and can use it for water leakage management.
  • the water leakage accident of the distribution pipe and the water leakage amount of the water supply pipe are classified and handled, and the position of the large-scale water leakage is estimated by using the pipe network calculation.
  • the leakage distribution can be estimated more accurately.
  • each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit.
  • Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor.
  • Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
  • control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.

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Abstract

漏水推定装置は、水道管網に設置された計測装置から収集された計測情報と、エリア内の水使用量情報とに基づいて、エリアを内包する配水ブロック内の漏水量情報を推定し、エリアにおける管路情報と、エリアにおける漏水探査・管路修繕情報と、漏水量情報とに基づいて、エリアにおける漏水の復元速度を含む復元情報を推定し、推定された復元情報に基づいて、エリアの漏水量を含む漏水分布を更に推定する。

Description

漏水推定装置及びシステム及び方法
　漏水推定装置、システム及び方法に関する。
　本技術分野の背景技術として、特許文献１がある。この文献には、配水管路網を複数の配水ブロックに分割し、計測された圧力値と漏水量との関係式を構築して漏水係数を生成し、配水ブロックを複数のエリアに分割して各エリア毎に、管路情報を取得し、エリア毎の静水圧値を計算する静水圧計算手段と、圧力値と漏水量との関係式、静水圧値及び漏水係数を使用して、各エリア毎の漏水量を推定する技術が記載されている。
特開２００９－１９２３２９号公報
　しかしながら特許文献１に記載の漏水係数は、固定的であり、時間の経過と共に、配水管及び給水管の漏水可能性が高まったり、漏水量が増えたり等、変動することが考慮されていない。そのため、特許文献１に記載の技術では、漏水分布の予測精度が低い。
　開示する漏水推定装置は、水道管網に設置された圧力及び流量の計測装置から計測情報を収集する計測情報収集手段と、エリア内での水使用量情報を蓄積する水使用量記憶手段と、計測情報と水使用量情報に基づき、エリアを内包する配水ブロック内の漏水量情報を推定する漏水量推定手段と、エリアにおける水道管網の延長情報を含む管路情報を蓄積する管路情報記憶手段と、エリアにおける漏水探査及び管路修繕の実施時期を含む探査・修繕情報を蓄積する探査・修繕情報記憶手段と、管路情報と、探査・修繕情報と、漏水量情報に基づいて、前記エリアにおける漏水の復元速度を含む復元情報を推定する復元情報推定手段と、復元情報に基づいて、エリアの漏水量を含む漏水分布を推定する漏水分布推定手段と、を備える。
　本発明によれば、精度よくエリア毎の漏水分布を推定する漏水推定装置を提供できる。
漏水推定装置の第一の実施形態の構成例を示す図である。 漏水推定装置のハードウェアブロック図である。 漏水管理の対象となる水道管網と配水ブロック、エリアの構成を示す図である。 管路情報記憶部に記録される配水管の管路情報を示すテーブルである。 管路情報記憶部に記録される給水管の管路情報を示すテーブルである。 管路情報記憶部に記録されるエリアの構成を示すテーブルである。 探査・修繕情報記憶部に記録される漏水探査情報を示すテーブルである。 探査・修繕情報記憶部に記録される管路修繕情報を示すテーブルである。 配水ブロックおよびエリアの漏水量の推移を示す図である。 復元情報推定部の処理を示すフローチャートである。 漏水分布推定部および探査計画立案部の出力の画面表示を示す図である。 大規模漏水判定部による大規模漏水の発生の判定を説明する図である。 漏水推定装置の第一の実施形態の画面表示を示す図である。 漏水推定装置の第二の実施形態の構成例を示す図である。 漏水推定装置の第二の実施形態の画面表示を示す図である。
　以下、本発明の実施例を説明する。
　以下、本発明の実施の第一の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
　図１は、漏水推定装置１０１の構成例を示す図である。
　漏水推定装置１０１は、漏水量推定部１１０と、復元情報推定部１１１と、漏水分布推定部１１２と、探査計画立案部１１３と、大規模漏水判定部１１４と、管路情報記憶部１２１と、探査・修繕情報記憶部１２２と、計測情報記憶部１２３と、水使用量情報記憶部１２４と、コスト情報記憶部１２５と、復元情報記憶部１３１と、漏水分布記憶部１３２と、探査計画記憶部１３３と、ＰＤＡ端末ＩＦ部１７１と、計測装置ＩＦ部１７２と、画面表示部１７３と、を有する。漏水推定装置１０１が管理する対象の水道管網、配水ブロックおよびエリア等構成については、図３の説明で後述する。
　漏水量推定部１１０は、計測情報記憶部１２３に記録された計測情報と、水使用量情報記憶部１２４に記録された水使用量情報と、管路情報記憶部１２１に記録された管路情報を入力とし、所定の周期（例えば一日）での各配水ブロックにおける漏水量を推定し、推定した漏水量を漏水量情報として復元情報推定部１１１、漏水分布推定部１１２および大規模漏水判定部１１４に送信する。漏水量の推定処理は、夜間最小流量に基づく推定や、水収支計算（配水量の積算値から水使用量、その他の要因を差引くことで漏水量を推定する）など、公知の技術を用いることができる。
　復元情報推定部１１１は、管路情報記憶部１２１に記録された管路情報と、探査・修繕情報記憶部１２２に記録された漏水探査及び管路修繕情報と、漏水量推定部１１０から受信した漏水量情報を入力とし、各エリアの残存漏水量及び漏水の復元速度を推定して復元情報を構成し、復元情報を復元情報記憶部１３１に送信する。なお、探査・修繕情報記憶部１２２とは、探査及び修繕情報記憶部１２２を意味する。
復元情報の詳細及び復元情報推定部１１１の処理については、図９および図１０の説明にて後述する。
　漏水分布推定部１１２は、復元情報記憶部１３１に記録された復元情報と、漏水量推定部１１０から受信した漏水量情報を入力とし、各エリアの過去および将来にわたる一定期間の漏水分布の推移を推定して漏水分布情報を構成し、漏水分布情報を漏水分布記憶部１３２に送信する。漏水分布情報の詳細及び漏水分布推定部１１２の処理については、図１１の説明にて後述する。
　探査計画立案部１１３は、漏水分布記憶部１３２に記録された漏水分布情報と、コスト情報記憶部１２５に記録されたコスト情報を入力とし、費用対効果の高い各エリアの漏水探査推奨時期を推定して探査計画情報を構成し、探査計画情報を探査計画記憶部１３３に送信する。探査計画情報の詳細及び探査計画立案部１１３の処理については、図１１の説明にて後述する。
　大規模漏水判定部１１４は、漏水分布記憶部１３２に記録された漏水分布情報と、漏水量推定部１１０から受信した漏水量情報を入力とし、各配水ブロックにおいて大規模漏水が発生しているかを判定し、判定結果（大規模漏水の有無）を大規模漏水判定情報として出力し、画面表示部１７３に送信する。大規模漏水判定部１１４の処理については、図１２の説明にて後述する。
　管路情報記憶部１２１は、漏水推定装置１０１が管理する対象の水道管網に関する管路情報を記録する。具体的には、図４の説明で後述する配水管の管路情報、図５の説明で後述する給水管の管路情報、図６の説明で後述するエリアの構成情報を記録する。
　探査・修繕情報記憶部１２２は、漏水推定装置１０１が管理する対象の水道管網における漏水探査および管路修繕に関する情報を記録する。具体的には、図７の説明で後述する漏水探査情報、図８の説明で後述する管路修繕情報を記録する。
　計測情報記憶部１２３は、漏水推定装置１０１が管理する対象の水道管網におけるセンサ計測情報を記録する。計測装置１８２が送信する周期、例えば１分周期での各計測装置のセンサ計測データ（圧力や流量の計測値）を時系列で記録する。
　水使用量情報記憶部１２４は、漏水推定装置１０１が管理する対象の水道管網における水道利用者の水使用量情報を記録している。水道利用者は、水道管網の配水管から給水管を通して水を引入れており、その引入れ点に料金徴収のための水道メータが設置されている。水道メータで計測された水使用量は、検針員あるいは自動検針システム等により定期的に読み取られる。水使用量情報記憶部１２４は、このようにして収集された各水道利用者の水使用量の情報、即ち、ある水道利用者がとある期間に利用した水使用量の情報を記録する。
　コスト情報記憶部１２５は、漏水推定装置１０１が管理する対象の水道管網における、漏水探査及び管路修繕に要する費用と、単位量の漏水による損失とを含むコスト情報を記録する。
　ここで、漏水探査及び管路修繕の費用とは、水道管網の各エリアに対して音聴法等の手法で漏水探査を実施し、また探査で発見した漏水について管路修繕を実施する際に必要な費用である。また、単位量の漏水による損失とは、例えば１ｍ＾３の漏水を放置することによる費用である。なお、ａ＾ｂはａのｂ乗を表すものとする。
　復元情報記憶部１３１は、復元情報推定部１１１が出力した各エリアの漏水の復元情報を記録する。
　漏水分布記憶部１３２は、漏水分布推定部１１２が出力した各エリアの漏水分布情報を記録する。
　探査計画記憶部１３３は、探査計画立案部１１３が出力した漏水探査推奨時期に関する探査計画情報を記録する。
　計測装置ＩＦ部１７２は、後述する計測装置１８２から受信した情報を計測情報記憶部１２３に送信し、計測情報記憶部１２３に新たな計測情報を追加する。
　ＰＤＡ端末ＩＦ部１７１は、後述するＰＤＡ端末１８１から受信した情報を探査・修繕情報記憶部１２２に送信し、探査・修繕情報記憶部１２２に記録されている漏水探査情報および管路修繕情報を追加あるいは更新する。
　画面表示部１７３は、漏水分布記憶部１３２に記録された漏水分布情報、探査計画記憶部１３３に記録された探査計画情報および大規模漏水判定部１１４から受信した大規模漏水判定情報を、例えばディスプレイなどの出力装置を通じて漏水推定装置１０１の操作者へと提示する。具体的には図９、図１１、図１２、図１３で説明するような形式で表やグラフを用いて提示する。
　なお、漏水推定装置１０１に関して推定とは、漏水量推定部１１０の出力する漏水量情報、復元情報推定部１１１の出力する復元情報、漏水分布推定部１１２の出力する漏水分布情報、探査計画立案部１１３の出力する探査計画情報を計算することをさすものとする。
　各計測装置１８２は、通信ネットワークを介して漏水推定装置１０１に接続されている。管理対象の水道管網に設置された流量計や圧力計などの計測装置は、計測したセンサデータを通信ネットワークを介して漏水推定装置１０１の計測装置ＩＦ部１７２へと送信する。計測装置の具体例については図３の説明で後述する。
　各ＰＤＡ端末１８１（携帯情報端末）は、通信ネットワーク等を介して漏水推定装置１０１に接続されている。漏水探査及び管路修繕に際して、ＰＤＡ端末１８１は使用者の操作により漏水探査並びに管路修繕に関する情報を入力とし、当該情報を漏水推定装置１０１のＰＤＡ端末ＩＦ部１７１に送信する。
　図２を参照して、漏水推定装置のハードウェア構成を説明する。
　図２において、漏水推定装置１０１は、ＣＰＵ２０１と、メモリ２０２と、メディア入出力部２０３と、入力部２０５と、通信制御部２０４と、表示部２０６と、周辺機器ＩＦ部２０７と、バス２１０とから構成されている。
　ＣＰＵ２０１は、メモリ２０２上のプログラムを実行する。メモリ２０２は、プログラム、テーブル等を一時記憶する。メディア入出力部２０３は、プログラム、テーブル等を保持する。
　入力部２０５は、キーボード、マウス等である。通信制御部２０４は、ネットワーク２２０と接続されている。
　表示部２０６は、図１の説明のディスプレイである。周辺機器ＩＦ部２０７は、プリンタ等のインタフェースである。
　バス２１０は、ＣＰＵ２０１、メモリ２０２、メディア入出力部２０３、入力部２０５、通信制御部２０４、表示部２０６、周辺機器ＩＦ部２０７を相互接続する。
　図１と図２との対比から明らかなように、図１の漏水推定装置１０１は、ＣＰＵ２０１がプログラムを実行することで実現している。
　図３を参照して、漏水推定装置１０１の漏水管理の対象となる水道管網と配水ブロック、エリアの構成について説明する。図３には、水道管網へ水を供給する配水池３０１と、実線により配水管網が図示されている。また、水道管網中に設置された計測装置として、流量計３１０ないし３１３および圧力計３２１ないし３２４が図示されている。
　配水ブロックとは、水道管網を分割する領域として設定されているもののうち、当該領域へ流出入する配水管全てについて、その流量が流量計により計測されている領域をさす。図３の例では、領域３３１及び３３２は流入管路に流量計３１１、及び流量計３１２と３１３が設置されており、配水ブロックとなっている。なお、配水ブロックは、ＤＭＡ（Ｄｉｓｔｒｉｃｔ　Ｍｅｔｅｒｅｄ　Ａｒｅａ）とも呼ばれる。
　配水ブロックを更に区分し、漏水推定および漏水探査の単位として設定した領域を、エリアと呼ぶ。図３の例では、配水ブロック３３１はそれ単体で一つのエリアであり、配水ブロック３３２はエリア３４１ないし３４３の３つのエリアに区分されている。すなわち、配水ブロックは、エリアを内包する。
　漏水推定装置１０１は、各エリアに対して、漏水量の推移、漏水探査推奨時期等を精緻に推定する。
　図４を参照して、管路情報記憶部に記録される配水管の管路情報であるテーブル配水管情報４００について説明する。テーブル配水管情報４００は、配水管ＩＤ情報４０１、位置情報４０２、延長情報４０３、口径情報４０４、管種情報４０５、敷設年数情報４０６、埋設環境情報４０７、附帯物情報４０８を列にもつ。
　図４では１つの配水管についてのみ表示しているが、テーブル配水管情報４００には漏水推定装置１０１が管理対象とする水道管網の全配水管について、１つの配水管を１行として、可能な範囲で全ての情報を記録している。
　配水管ＩＤ情報４０１には、全配水管の中で特定の配水管を一意に定めるＩＤを格納する。
　位置情報４０２には、ＧＩＳ（地理情報システム）と連携し、該当配水管の埋設された位置を特定する座標情報を格納する。
　延長情報４０３および口径情報４０４には、当該配水管の延長およびに関する情報を格納する。
　管種情報４０５には、ＤＩＰ（ダクタイル鋳鉄管）、ＣＩＰ（鋳鉄管）等の管種や、管の仕様（腐食防止スリーブの有無）等の情報を格納する。
　敷設年数情報４０６には、配水管の敷設年数を記録する。あるいは埋設年度を記録し、そこから敷設年数を計算することとしてもよい。
　埋設環境情報４０７には、土壌の腐食性評価の指標や、地下水位、配水管上の負荷（交通量等）の指標等を格納する。
　附帯物情報４０８には、消火栓、空気弁等の附帯物の数、位置や、給水管の取り出し数等の情報を格納する。
　図５を参照して、管路情報記憶部に記録される給水管の管路情報であるテーブル給水管情報５００について説明する。テーブル給水管情報５００は、給水管ＩＤ情報５０１、位置情報５０２、接続先配水管ＩＤ情報５０３、延長情報５０４、口径情報５０５、管種情報５０６、敷設年数情報５０７、埋設環境情報５０８を列にもつ。
　図５では１つの給水管についてのみ表示しているが、テーブル給水管情報５００には漏水推定装置１０１が管理対象とする水道管網の全給水管について、１つの給水管を１行として、可能な範囲で全ての情報を記録する。
　給水管ＩＤ情報５０１には、全給水管の中で特定の給水管を一意に定めるＩＤを格納する。
　位置情報５０２には、ＧＩＳ（地理情報システム）と連携し、該当給水管の埋設された位置を特定する座標情報を格納する。
　接続先配水管ＩＤ情報５０３には、当該給水管が接続されている配水管のＩＤを格納する。
　延長情報４０３および口径情報４０４には、当該配水管の延長およびに関する情報を格納する。
　管種情報４０５には、ＰＥ（ポリエチレン管）、ＬＰ（鉛管）等の管種の情報を格納する。
　敷設年数情報５０７には、給水管の敷設年数を記録する。あるいは埋設年度を記録することとしてもよい。
　埋設環境情報５０８には、土壌の腐食性評価の指標等を格納する。
　図６を参照して、管路情報記憶部に記録されるエリアの構成であるテーブルエリア情報６００について説明する。テーブルエリア情報６００は、エリアＩＤ情報６０１、配水ブロックＩＤ情報６０２、地域情報６０３を列にもつ。
　図６では２つのエリアについてのみ表示しているが、テーブルエリア情報６００には漏水推定装置１０１が管理対象とする水道管網を区分した全エリアについて、１つのエリアを１行として全ての情報を記録する。
　エリアＩＤ情報６０１には、全エリアの中で特定のエリアを一意に定めるＩＤを格納する。
　配水ブロックＩＤ情報６０２には、当該エリアを内包する配水ブロックを一意に定めるＩＤを格納する。
　地域情報６０３には、ＧＩＳ（地理情報システム）と連携し、当該エリアの地理的な領域を特定する多角形の頂点座標の情報等を格納する。
　地域情報６０３と、配水管情報４００および給水管情報５００の位置情報とを比較することで、特定のエリアに含まれる配水管および給水管を抽出することができる。
　図７を参照して、探査・修繕情報記憶部に記録される漏水探査情報であるテーブル漏水探査情報７００について説明する。テーブル漏水探査情報７００は、探査ＩＤ情報７０１、期間情報７０２、対象エリア情報７０３を列にもつ。
　図７では２つの漏水探査履歴についてのみ表示しているが、テーブル漏水探査情報７００には漏水推定装置１０１が管理対象とする全エリアで実施した漏水探査履歴について、１つの漏水探査を１行として全ての情報を記録する。
　探査ＩＤ情報７０１には、全探査履歴の中で特定の探査履歴を一意に定めるＩＤを格納する。期間情報７０２には、当該探査を実施した期間の情報を格納する。対象エリア情報７０３には、当該探査で漏水探査を実施したエリアのＩＤを格納する。
　図８を参照して、探査・修繕情報記憶部に記録される管路修繕情報であるテーブル管路修繕情報８００について説明する。テーブル管路修繕情報８００は、修繕ＩＤ情報８０１、種別情報８０２、管ＩＤ情報８０３、位置情報８０４、原因情報８０５、防止漏水量情報８０６、日時情報８０７、探査ＩＤ情報８０８を列に持つ。
　図８では１つの管路修繕履歴についてのみ表示しているが、テーブル管路修繕情報８００には漏水推定装置１０１が管理対象とする配水管および給水管に対して実施した管路修繕履歴について、１つの管路修繕を１行として全ての情報を記録している。
　修繕ＩＤ情報８０１には、全修繕履歴の中で特定の修繕履歴を一意に定めるＩＤを格納する。
　種別情報８０２および管ＩＤ情報８０３には、当該修繕の対象が配水管か給水管か、および対象の管のＩＤ情報を格納する。
　位置情報８０４には、ＧＩＳ（地理情報システム）と連携し、当該修繕を実施した位置の情報を格納する。即ち、対象の管のどの位置に対して修繕を行ったかの情報を格納する。
　原因情報８０５には、修繕した漏水の推定される原因の情報を格納する。例えば、経年劣化、腐食、過重、不明等として原因の情報を格納する。
　防止漏水量情報８０６には、当該修繕の対象となった漏水の、修繕時点での漏水量（流量）を、修繕現場で見積もった結果の情報を格納する。
　日時情報８０７には、当該修繕を実施した日時の情報を格納する。
　探査ＩＤ情報８０８には、当該修繕の対象とした漏水を発見した漏水探査のＩＤ情報を格納する。もし対象とした漏水が、漏水探査で発見された漏水ではなく、例えば地上漏水の通報等により発見された漏水であれば、それらの発見理由を特定できるＩＤ情報を格納する。
　図９を参照して、復元情報推定部の出力する復元情報および漏水分布推定部の出力する漏水分布情報について説明する。
　図９は、配水ブロック３３１およびエリア３４１ないし３４３の漏水量の推移を示す図である。図中ではエリア３４１ないし３４３をそれぞれエリア１ないし３と標記している。
　漏水量９０１は、漏水量推定部１１０の出力する配水ブロック漏水量情報のうち、過去から現在９５０の各時点における配水ブロック３３１の漏水量を示す。漏水分布推定部の出力する漏水分布情報は、各エリアの漏水量の推移からなる。この例では、積み上げ面グラフで表示しているエリア３４１ないし３４３の漏水量の推移が漏水分布情報である。例えばエリア３４１の漏水量は、漏水量９０１と漏水量９０２の差として表示されている。　
　図中、９１１ないし９１６で示した時点で、漏水防止作業（防止作業）、即ち、漏水探査と、当該漏水探査で発見された漏水に対する管路修繕が実施されている。漏水防止作業を実施することで、漏水量９０１は減少する。一方で、漏水防止作業を行う合間の期間では、漏水の復元により漏水量９０１は増加する。
　漏水防止作業（９１１、９１２、９１３）を実施しても残る配水ブロック３３１の漏水量を、配水ブロック３３１の残存漏水量９２１と呼ぶ。
　漏水防止作業による漏水量の減少量を、漏水防止量と呼ぶ。漏水防止作業を、エリア毎に行うことで、エリア毎の漏水防止量を推定できる。エリア３４３に対する防止作業９１１を行うことで、漏水量９０１の減少量９６１をエリア３４３の漏水防止量の推定値とする。同エリアに別の時期に実施した防止作業９１４に対しても、漏水防止量９６４を推定する。同様に、エリア３４２に対する防止作業９１２、９１５により漏水防止量９６２、９６５を、エリア３４１に対する防止作業９１３により漏水防止量９６３を推定する。
　配水ブロック３３１の漏水量の復元による増加の割合は、例えば単位時間当りの漏水量の増加量として復元速度９９１として推定できる。復元情報推定部の出力する復元情報は、各エリアにおける、漏水復元速度および防止作業直後の残存漏水量からなる。
　図１０を参照して、復元情報推定部の処理を説明する。図１０は、復元情報推定部の処理を示すフローチャートである。
　ステップ１００１において、復元情報推定部１１１は、管路情報記憶部１２１に記録された管路情報と、探査・修繕情報記憶部１２２に記録された漏水探査及び管路修繕情報とを受信し、また漏水量推定部１１０から受信した漏水量情報を受信する。
　ステップ１００２において、復元情報推定部１１１は、各エリアにおける、防止作業による漏水防止量を推定する。復元情報推定部１１１は、漏水探査情報７００に記録された探査に対して、管路修繕情報８００から当該探査で発見された漏水の修繕履歴を抽出する。復元情報推定部１１１は、図９にて説明したように、該当する修繕の実施前後における、当該エリアを含む配水ブロックの漏水量の減少量を計算する。復元情報推定部１１１は、この減少量をもって、当該探査と修繕からなる防止作業の漏水防止量と推定する。
　例えば、復元情報推定部１１１は、漏水量９０１の減少量９６１を計算し、防止作業９１１による漏水防止量と推定する。
　なお、復元情報推定部１１１は、管路修繕情報８００の防止漏水量情報８０６に格納された個々の見積り防止漏水量を該当する修繕に関して総和をとることで、防止作業の漏水防止量と推定してもよい。
　ステップ１００３において、復元情報推定部１１１は、漏水防止量を用いて各エリアの漏水の実績復元速度を推定する。なお復元情報推定部１１１は、実績復元速度の推定を、２回以上の漏水防止作業の実績があり、当該防止作業に関する情報が漏水探査情報７００および管路修繕情報８００に記録されているエリアに対してのみ実行する。復元情報推定部１１１は、まず、同一エリアに対する直近２回の漏水防止作業の後において、当該２回の防止作業の合間の期間における漏水の復元量Ｒを、２回目（最も直近）の防止作業の漏水防止量で推定する。ただし、復元情報推定部１１１は、期間において、漏水探査ではなく、通報等により発見し修繕した漏水があった場合は、その漏水の漏水量も復元量Ｒに加算する。続いて、復元情報推定部１１１は、復元量を期間の長さＴで割ることにより、実績復元速度Ｖを推定する：
　Ｖ＝Ｒ／Ｔ
　ここで、
  Ｖ：　実績復元速度［ｍ＾３／ｈ／年］
  Ｒ：　復元量［ｍ＾３／ｈ］
  Ｔ：　最も直近の防止作業から、その前回の防止作業までの期間の長さ［年］
  である。
　例えば、復元情報推定部１１１は、エリア３４３に対して、漏水防止量９６４を防止作業９１４と防止作業９１１の実施間隔の長さで割ることで実績復元速度を推定できる。
　なお、この計算は、同一エリアの残存漏水量は２回の漏水防止作業後で等しいと仮定している。この仮定を修正すべき情報がある場合、復元量を補正する構成を採用してもよい。
　例えば、復元情報推定部１１１は、図９の例において、１巡目の防止作業後の配水ブロック残存漏水量９２１と、２巡目の防止作業後の配水ブロック残存漏水量９２２に差があったとすると、配水ブロックの残存漏水量の比を各エリアの残存漏水量にも適用し、残存漏水量の変化を考慮して復元量を補正することができる。
　また例えば、復元情報推定部１１１は、エリア内の水道管網の更新工事や、探査手法の改善により残存漏水量が減少すると期待される場合も、その効果を算定して復元量を補正してもよい。
　ステップ１００４において、復元情報推定部１１１は、エリアの管路情報、漏水探査及び管路修繕情報を説明変数とし、各エリアで推定した実績復元速度を被説明変数とする回帰式を構成する。
　例えば、復元情報推定部１１１は、下記のような線形回帰式をあてはめ、重回帰分析により係数を推定する。
　Ｖ＝ａ０＋ａ１×Ｎ＋ａ２×Ｌ　　・・・　（１）
　ここで、
  Ｖ：　復元速度［ｍ＾３／ｈ／年］
  Ｎ：　エリア内の実績復元速度の推定時点において敷設年数５年以上の給水管数［－］  Ｌ：　エリア内の実績復元速度の推定時点において敷設年数１５年以上の配水管延長［ｍ］
  ａ０、ａ１、ａ２：　係数
  である。
　復元情報推定部１１１は、回帰式の構成により、係数の値に加えて、上記回帰式のあてはまり度合い（ばらつき）も推定する。
　なお、回帰式の構造は上記の例に限るものではなく、回帰式で利用する説明変数の選択は、漏水推定装置１０１の操作者が予め設定できるものとする。説明変数には、管路情報、漏水探査及び管路修繕情報に格納された任意の情報を適当に加工して利用できる。また、線形回帰をあてはめる必要はなく、任意の非線形回帰を用いても良い。重回帰分析等、回帰式の構成方法には任意の公知の技術を利用することができる。
　ステップ１００５において、復元情報推定部１１１は、各エリアの推定時点での漏水復元速度を推定する。復元情報推定部１１１は、ステップ１００４で構成した回帰式の説明変数に推定時点での各エリアの情報を代入して復元速度を計算することで、各エリアの漏水復元速度を推定する。
　なお、ステップ１００３で推定した実績復元速度のデータ数が少ない場合、ステップ１００４で構成した回帰式ではなく、予め与えた固定的な推定式を利用することとしてもよい。
　回帰式を用いることで、ステップ１００３で実績復元速度を計算できないエリアに対しても復元速度を推定できる。また、漏水の復元には、確率的な要因が関係するため、同じエリアであっても実績復元速度にばらつきが生じる可能性があるため、回帰式を用いることでより正確な復元速度の推定が期待できる。
　ステップ１００６において、復元情報推定部１１１は、各エリアにおける、直近の防止作業直後の残存漏水量を推定する。復元情報推定部１１１は、各エリアの残存漏水量として、一般的に利用されている不可避漏水ＵＡＲＬ（Ｕｎａｖｏｉｄａｂｌｅ　Ａｎｎｕａｌ　Ｒｅａｌ　Ｌｏｓｓ）に後述する経験的な係数ｓを乗じることで推定する。
　ＵＡＲＬ＝（１８×Ｌｍ＋０．８０×Ｎｃ＋２５×Ｌｐ）×Ｐ
　ここで、
  ＵＡＲＬ：　不可避漏水［Ｌ／日］
  Ｌｍ：　配水管の総延長［ｋｍ］
  Ｎｃ：　給水管の接続数［－］
  Ｌｐ：　給水管の総延長［ｋｍ］
  Ｐ：　平均圧力［ｍ］
  である。
　図９の防止作業９１１、９１２、９１３のように、配水ブロック内の全エリアに対して防止作業をほぼ同時期に行うと、残存漏水量９２１は各エリアの残存漏水量の総和にほぼ等しくなる。復元情報推定部１１１は、この時点における、各エリアａのＵＡＲＬの総和と残存漏水量９２１（ＲＬ）の比によって、経験的な係数ｓを定める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　また、先述の通り、水道管網の更新工事等、残存漏水量の減少が期待される場合にはその効果を算定して係数を補正することとしてもよい。
　ステップ１００７において、復元情報推定部１１１は、各エリアの復元速度と、各エリアの残存漏水量を復元情報として統合し、復元情報記憶部１３１に送信する。
　上記の説明において、復元量は経過時間に比例する（Ｒ∝Ｔ）とし、その比例係数として復元速度を計算する実施例をとりあげた。復元量の経過時間への依存に対して、例えば経過時間の定数べき乗への比例（Ｒ∝Ｔ＾ｎ、ただしｎは定数）などの他のモデルを用い、復元速度に代えてそのモデルのパラメータを推定する構成を採用してもよい。
　なお、上記の説明では復元速度の推定は回帰式を用いた確定的な推定を行うものとした。しかし先述した通り漏水の復元は確率的な要因が関係するプロセスのため、復元情報推定部１１１が復元速度の確率的な推定を行うことにしてもよい。例えば、先述の式（１）の例において、Ｎがとある範囲、Ｌがとある範囲の値をとるエリアにおいて、復元情報推定部１１１は、復元速度Ｖがｖ０未満となる確率はｘ％、ｖ０以上ｖ１未満となる確率はｙ％、ｖ１以上となる確率はｚ％という形式での推定を行うこととしてもよい。
　このような確率的な推定を行う復元情報推定部１１１の構成では、ステップ１００４およびステップ１００５において、回帰分析ではなくベイジアンネットワークを用いた学習と推定を用いることができる。ベイジアンネットワークは公知の技術のため、詳細な説明は省略する。
　図１１を参照して、漏水分布推定部１１２および探査計画立案部１１３の出力および処理について説明する。図１１は、配水ブロック３３１およびエリア３４１ないし３４３に対する漏水分布情報と探査計画情報の画面表示の例を示す。
　実線１１００は漏水量推定部１１０が推定する配水ブロック３３１の漏水量である。線９０１ないし９０３は漏水分布推定部１１２が推定した各エリアの漏水量（漏水分布）を積み上げ面グラフとして表示する境界線である。線９５０が推定時点を表しており、図１１は漏水分布を過去および将来の一定期間に対して漏水分布の推移を表示している。また、矢印１１１１ないし１１１３は探査計画立案部１１３が推定した各エリアの漏水探査推奨時期を示している。
　漏水分布推定部１１２の処理について述べる。漏水分布推定部１１２は、過去および将来の一定期間内の各時間ｔに対して、エリアａの漏水量Ｌａ（ｔ）を、下記の式により推定する：
　Ｌａ（ｔ）＝Ｒａ＋Ｖａ×（ｔ－ｔａ０）
　ここで、
  Ｌａ（ｔ）：　エリアａの漏水量［ｍ＾３／ｈ］
  Ｒａ：　エリアａの直近の防止作業後の残存漏水量［ｍ＾３／ｈ］
  Ｖａ：　エリアａの漏水の復元速度［ｍ＾３／ｈ／年］
  ｔ：　推定日（基準日からの経過年数にて）［年］
  ｔａ０：　エリアａの直近の防止作業実施日（基準日からの経過年数にて）［年］
  である。各エリアの漏水量の推定結果をまとめて漏水分布と呼ぶ。
　なお、漏水量推定部１１０が推定した配水ブロックの漏水量Ｌ（ｔ）と、漏水分布推定部１１２は、上記式による各エリアの漏水量（漏水分布）の総和との差が大きくなった場合に、エリアの復元速度に誤差があると判定して復元速度および漏水分布を修正するようにしてもよい。例えば、漏水分布推定部１１２は、次の式を最小化するように、各エリアの復元速度Ｖａに一律に乗じる係数ｋを選び、復元速度をｋ×Ｖａと修正する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、総和の記号はそれぞれ、一定期間内の時間ｔに関する総和、配水ブロック内のエリアａに関する総和を表す。
　ただし、ｋには所定の上限を設けることが望ましい。この上限については後述する大規模漏水判定部１１４の処理に関連する。
　最後に漏水分布推定部１１２は、上記推定した漏水分布を漏水分布記憶部１３２に送信する。また、合わせて上記修正した復元速度も漏水分布記憶部１３２に送信し、漏水分布記憶部１３２に記録する。
　なお、漏水分布推定部１１２は、定期的に上記漏水分布の推定処理を行い、最新の漏水分布を漏水分布記憶部に送信する。そのため、漏水推定装置１０１の利用者が表示を確認した際に、漏水推定装置１０１は漏水分布情報の推定結果をただちに表示できる。
　ところで、復元情報推定部１１１において確率的な推定を行う構成を採用した場合、漏水分布推定部１１２でも漏水分布の確率的な推定を行うことができる。漏水分布推定部１１２は、先述の確率的に推定された各エリアの復元速度を用いることで、例えばエリア３４１、エリア３４２、エリア３４３の漏水量がそれぞれ所定の範囲内である確率はｗ％である、という推定を行うことができる。
　先述した漏水の確率的な性質から、現実の漏水分布のうち確率の高い分布は唯一ではなく複数存在しうる。そのため、確率的な推定によって現実的かつ正確な漏水分布の推定を行うことができる。
　続いて、探査計画立案部１１３の処理について述べる。探査計画立案部１１３は、各エリアに対して漏水探査及び管路修繕を行う推奨時期を推定する。復元速度Ｖａのエリアａにおいて、周期Ｔで防止作業を行う場合のコストは、例えば下記式で近似できる。
　Ｐ×Ｖａ×Ｔ／２＋Ｃａ／Ｔ
　ここで、
  Ｐ：　単位量の漏水による損失
  Ｃａ：　エリアａの防止作業（漏水探査および管路修繕）に要する費用
  である。探査計画立案部１１３は、上記式を最小化する周期として、下記の式によりエリアａに最適な周期Ｔａを計算する。
　Ｔａ＝｛（２×Ｃａ）／（Ｐ×Ｖａ）｝＾０．５
　ここでＰおよびＣａの値は、コスト情報記憶部１２５より取得する。また、漏水分布推定部１１２によって補正されたＶａの値は漏水分布記憶部１３２から取得する。
　最後に探査計画立案部１１３は、直近の防止作業の実施時期からＴａ時間後の時期を、漏水探査推奨時期として探査計画記憶部１３３に送信する。
　大規模漏水の発生の判定を示す図１２を参照して、大規模漏水判定部１１４の処理について説明する。
　大規模漏水判定部１１４は、漏水量推定部１１０から受信した配水ブロックの漏水量より、当該漏水量の増加速度を計算し、また漏水分布記憶部１３２から受信した当該配水ブロック内の各エリアの復元速度の和と、増加速度との差分又は比を計算する。大規模漏水判定部１１４は、配水ブロックの漏水量の増加速度が大きく、また復元速度の和との差分又は比が、一定の値より大きくなった場合に、大規模漏水の発生と判定し、画面表示部１７３に判定結果を送信する。
　図１２は図１１と同様に、配水ブロック３３１およびエリア３４１ないし３４３に対する漏水分布情報の例を示す。実線１１００は漏水量推定部１１０が推定する配水ブロック３３１の漏水量を示す。
　線１２０１は判定の閾値となる増加速度を示す。漏水量１１００の増加速度（傾き）がしきい値を超えたため、大規模漏水判定部１１４は大規模漏水の発生と判定する。
　配水管からの漏水は、発生頻度が少ない一方、一端発生すると大規模な漏水となることが多い。大規模漏水判定部１１４の判定により、漏水推定装置１０１の利用者は大規模な漏水の発生をいち早く感知し、対策を行うことができる。
　漏水推定装置の第一の実施形態の画面表示を示す図１３を参照して、画面表示部１７３による画面表示例について説明する。
　画面表示部１７３が表示する漏水分布・探査計画表示画面１３０１は、配水ブロック表示１３０２、漏水分布・探査時期グラフ表示１３０３、漏水分布・探査時期テーブル表示１３０４を有する。
　画面表示部１７３は配水ブロック表示１３０２において、操作者が選択した漏水推定装置１０１の管理対象である配水ブロックについて、ＧＩＳ（地理情報システム）と連携して、地図上に水道管網と配水ブロックおよびエリア等を表示する。この例では、配水ブロック３３２、エリア３４１ないし３４３と、当該配水ブロック内の流量計および圧力計を表示している。
　さらに例えば、画面表示部１７３は、漏水分布推定部１１２の計算した現時点の漏水分布情報により、個々のエリアを漏水量の大小に応じて色分け表示することとしてもよい。またさらにエリアの内部でも、給水管の密度等から推定される漏水量の密度に応じて色分け表示することとしてもよい。
　画面表示部１７３は漏水分布・探査時期グラフ表示１３０３において、図９、図１１、図１２にて説明した通り、漏水分布の推移と、漏水探査推奨時期をグラフで表示している。
　また、画面表示部１７３は漏水分布・探査時期グラフ表示１３０３において、表示時点での漏水分布と、各エリアの漏水探査推奨時期をテーブル形式で表示している。
　上記画面表示部１７３による画面表示により、漏水推定装置１０１の利用者は、各エリアの漏水分布情報および探査計画情報を確認し、漏水管理に活用できる。
　以上、漏水推定装置１０１の実施の第一の形態では、漏水探査情報及び管路修繕情報を活用することで、エリア毎の漏水分布を精度よく推定することができる。
　続いて、本発明の実施の第二の形態について、図面を参照しながら説明する。
  図１４は、第二の実施形態における漏水推定装置１０１の構成例を示す図である。
　本実施例の漏水推定装置の、漏水量推定部１１０と、復元情報推定部１１１と、漏水分布推定部１１２と、探査計画立案部１１３と、管路情報記憶部１２１と、探査・修繕情報記憶部１２２と、計測情報記憶部１２３と、水使用量情報記憶部１２４と、コスト情報記憶部１２５と、復元情報記憶部１３１と、漏水分布記憶部１３２と、探査計画記憶部１３３と、ＰＤＡ端末ＩＦ部１７１と、計測装置ＩＦ部１７２と、画面表示部１７３とは、実施例１のそれらと同様である。
　実施例１と異なるのは、事故リスク推定部１４４１、漏水位置推定部１４４２、管網計算部１４４３、事故リスク記憶部１４５１、漏水位置記憶部１４５２を備える点である。
　事故リスク推定部１４４１は、管路情報記憶部１２１に記録された管路情報と、探査・修繕情報記憶部１２２に記録された漏水探査及び管路修繕情報を入力とし、管路情報と漏水探査及び管路修繕情報を説明変数、各配水管の漏水事故発生確率を被説明変数とする回帰式を構成し、回帰式を用いて各配水管路の漏水事故発生確率を推定し、漏水事故発生確率を事故リスク情報として事故リスク記憶部１４５１に送信する。
　ここで漏水事故発生確率とは、１年間において配水管の単位長さから漏水事故が発生する確率とする。
　例えば、事故リスク推定部１４４１は、下記のような回帰式をあてはめ、回帰分析により係数を推定する。
　Ａ＝ａ×ｔ＾ｂ
  ここで、
  Ａ：　漏水事故発生確率
  ａ，　ｂ：　管種に依存した係数
  ｔ：　配水管の敷設年数
  である。
　なお、回帰式の構造は上記の例に限るものではなく、回帰式で利用する説明変数の選択は、漏水推定装置１０１の操作者が予め設定できるものとする。説明変数には、管路情報、漏水探査及び管路修繕情報に格納された任意の情報を適当に加工して利用できる。
　また、回帰式の構成方法には、任意の公知の技術を利用できる。
　この実施例において、復元情報推定部１１１は、配水管からの漏水量を除いた給水管からの漏水量のみを対象に取り扱う。具体的には、漏水の復元量の推定において、復元情報推定部１１１は、漏水防止量が配水管からの漏水量を含む場合、管路修繕情報の記録から配水管からの漏水防止量を差し引く処理を追加で行う。
　先述の通り、配水管からの漏水は、発生頻度が少ない一方、一端発生すると大規模な漏水となることが多い。この点で給水管からの漏水と特性が異なる。そのため、本実施例では、配水管の事故リスク、給水管の漏水量を区分して取り扱うことで、漏水推定の精度を向上することができる。
　漏水位置推定部１４４２は、漏水分布記憶部１３２に記録された漏水分布情報と、計測情報記憶部１２３に記録された計測情報とを入力とし、最適化計算を用いて各配水ブロックにおける配水管からの大規模漏水の位置を推定し、漏水位置情報として漏水位置記憶部１４５２に送信する。以下、漏水位置推定部１４４２の処理の詳細について説明する。
　漏水位置推定部１４４２は、各配水ブロックに対して、以下の目的関数を最小化する最適化計算を解くことで大規模漏水の位置を推定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、総和記号は当該配水ブロック内に設置された計測装置ｍに対する総和を表し、　ｐ（ｍ）：　後述する管網計算結果のうち計測装置ｍの計測値に対応する推定値
  Ｐ（ｍ）：　計測装置ｍの計測値
  ｗｍ：　計測装置ｍに関する重み係数（定数）
  である。すなわち、漏水位置推定部１４４２は、計測情報と管網計算の結果との差が小さくなる決定変数を求める。
　漏水位置推定部１４４２の行う最適化計算の決定変数は、配水管からの大規模漏水の位置（管網計算モデルのノード）および漏水量である。なお、大規模漏水は配水ブロック内に一つとは限らず、複数存在すると仮定する。
　漏水位置推定部１４４２は、決定変数である大規模漏水の位置および漏水量をある値に固定すると、当該大規模漏水の漏水量に加えて、水道利用者の水使用量と、漏水分布情報で与えられる給水管の漏水量とを足しあわせ、管網計算に設定する需要量を計算する。続いて、漏水位置推定部１４４２は、管網計算部１４４３に需要量の情報を送信し、管網計算部１４４３から当該需要量を設定した管網計算結果の情報を受信し、受信した管網計算結果を用いて目的関数の値を計算する。
　漏水位置推定部１４４２は、上記、決定変数を選んで固定し、目的関数の値を計算する処理を、遺伝的アルゴリズム等の最適化手法を用いて実行することで、最適化問題を解く。
　漏水位置推定部１４４２は、最適化問題の解として得られた決定変数である、大規模漏水の位置および漏水量を、先述の通り漏水位置情報として漏水位置記憶部１４５２に送信する。
　漏水位置推定部１４４２は、給水管の漏水と、配水管からの大規模漏水を区分して需要量に設定することで、配水管からの大規模漏水の位置および漏水量を正確に推定できる。
　ところで、漏水位置推定部１４４２は、さらに事故リスク記憶部１４５１に記録された事故リスク情報を使用し、最適化計算での探索範囲を限定することで最適化計算を高速化することとしてもよい。
　すなわち、漏水位置推定部１４４２は、決定変数である大規模漏水の位置を探索する際に、例えば事故リスク情報から漏水事故発生確率が所定の値より高い配水管が存在する位置のみを探索範囲とすることで、探索範囲を限定して最適化計算を解くことができる。
　漏水位置推定部１４４２による最適化計算は、決定変数として位置（管網計算モデルのノード）という組合せ変数を有しており、大規模な最適化問題であるため一般的に計算時間が長くなる。探索範囲の限定により、計算時間が短縮できる。
　管網計算部１４４３は、漏水推定装置１０１の管理対象である配水ブロックに対して、漏水位置推定部１４４２より管網計算に設定する需要量を受信し、当該需要量を用いた管網計算を行い、当該管網計算の結果である管網中の圧力推定値および流量推定値を漏水位置推定部１４４２に送信する。なお、需要量以外に管網計算に必要な情報は、管網計算部１４４３が保持している。管網計算は公知の技術であるため詳細な説明は省略する。
　事故リスク記憶部１４５１は、事故リスク推定部１４４１が出力した各配水管の漏水事故発生確率からなる事故リスク情報を記録する。
　漏水位置記憶部１４５２は、漏水位置推定部１４４２が出力した大規模漏水の漏水位置からなる漏水位置情報を記録する。
　漏水推定装置の第二の実施形態の画面表示を示す図１５を参照して、画面表示部１７３による画面表示例について説明する。
　画面表示部１７３の表示する漏水位置推定表示画面１５０１は、配水ブロック表示１５０２、漏水分布テーブル表示１５０３、大規模漏水量表示１５０４を有する。
　画面表示部１７３は、配水ブロック表示１５０２にて、第一の実施形態の配水ブロック表示１３０２とほぼ同様の表示を行った上で、追加で漏水位置記憶部１４５２に記録された大規模漏水の位置を星印１５０１として表示している。
　画面表示部１７３は、漏水分布テーブル表示１５０３にて、第一の実施形態の漏水分布・探査時期テーブル表示１３０４とほぼ同様の表示を行っている。
　画面表示部１７３は、大規模漏水量表示１５０４にて、漏水位置記憶部１４５２に記録された大規模漏水の含まれる配水ブロックと漏水量の情報をテーブル形式で表示している。
　上記画面表示部１７３による画面表示により、漏水推定装置１０１の利用者は、各エリアの漏水分布情報に加えて、大規模漏水の位置および漏水量の情報を確認し、漏水管理に活用できる。
　以上、漏水推定装置１０１の実施の第二の形態では、配水管路の漏水事故と給水管の漏水量を区分して取り扱い、また管網計算を利用した大規模漏水の位置推定を行うことで漏水分布をより精度よく推定できる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
　また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
　１０１　漏水推定装置
　１１０　漏水量推定部
　１１１　復元情報推定部
　１１２　漏水分布推定部
　１１３　探査計画立案部
　１４４１　事故リスク推定部
　１４４２　漏水位置推定部
　１４４３　管網計算部

Claims (13)

  1. 　水道管網を複数のエリアに区分して管理する漏水推定装置であって、
    　前記水道管網に設置された圧力及び流量の計測装置から計測情報を収集する計測情報収集手段と、
    　前記エリア内での水使用量情報を蓄積する水使用量記憶手段と、
    　前記計測情報と前記水使用量情報に基づき、前記エリアを内包する配水ブロック内の漏水量情報を推定する漏水量推定手段と、
    　前記エリアにおける水道管網の延長情報を含む管路情報を蓄積する管路情報記憶手段と、
    　前記エリアにおける漏水探査及び管路修繕の実施時期を含む探査・修繕情報を蓄積する探査・修繕情報記憶手段と、
    　前記管路情報と、前記探査・修繕情報と、前記漏水量情報に基づいて、前記エリアにおける漏水の復元速度を含む復元情報を推定する復元情報推定手段と、
    　前記復元情報に基づいて、前記エリアの漏水量を含む漏水分布を推定する漏水分布推定手段と、
    を備えることを特徴とする漏水推定装置。
  2. 　請求項１に記載の漏水推定装置であって、
    　前記復元情報推定手段は、
    　前記配水ブロックの漏水量の漏水探査及び管路修繕による減少量を算出して漏水防止量を推定し、
    　前記漏水防止量と、前記漏水探査及び管路修繕の実施時期の間隔とに基づいて、前記漏水の復元速度を推定する
    ことを特徴とする漏水推定装置。
  3. 　請求項２に記載の漏水推定装置であって、
    　前記漏水分布推定手段は、
    　前記漏水の復元速度に基づいて、推定時点から過去および将来にわたる一定期間に対する漏水分布の推移を推定する
    ことを特徴とする漏水推定装置。
  4. 　請求項３に記載の漏水推定装置であって、
    　前記復元情報推定手段は、
    　前記推定されたエリアにおける復元速度を、当該エリアの前記管路情報を説明変数として近似する回帰式を算出し、
    　復元速度を前記回帰式と当該エリアの管路情報から推定する
    ことを特徴とする漏水推定装置。
  5. 　請求項４に記載の漏水推定装置であって、
    　前記復元情報推定手段は、前記エリアに漏水探査及び管路修繕の実施後も残る残存漏水量を、当該エリアを内包する配水ブロックの漏水量情報と、当該エリアの前記管路情報とを使用して推定し、
    　前記漏水分布推定手段は、前記エリアにおける漏水分布を、前記残存漏水量と前記復元速度に基づいて推定する
    ことを特徴とする漏水推定装置。
  6. 　請求項５に記載の漏水推定装置であって、
    　漏水探査及び管路修繕に要する費用と、単位量の漏水による損失とを含むコスト情報を蓄積したコスト情報記憶手段と、
    　前記漏水分布推定手段が推定した前記エリア毎の漏水分布の推移と、前記コスト情報とを使用して、費用対効果の高い前記エリア毎の漏水探査推奨時期を推定する探査計画立案手段とを更に備える
    ことを特徴とする漏水推定装置。
  7. 　請求項２に記載の漏水推定装置であって、
    　前記配水ブロックの漏水量の増加速度を計算し、前記配水ブロックに内包されるエリアの漏水分布の復元速度の和を計算し、前記復元速度の和と、前記増加速度との差分又は比を計算し、前記差分又は比が一定の値よりも大きくなった場合に、当該配水ブロック内で大規模な漏水が発生したと判定する大規模漏水判定手段を備える
    ことを特徴とする漏水推定装置。
  8. 　請求項５に記載の漏水推定装置であって、
    　前記管路情報と、前記探査・修繕情報とに基づいて、前記水道管網のうち配水管での大規模漏水事故が発生する確率を、配水管の前記管路情報を説明変数として近似する回帰式を構成し、前記回帰式により前記配水管の事故リスク情報を算出する事故リスク推定手段を更に備え、
    　前記復元情報推定手段ならびに前記漏水分布推定手段は、前記漏水量から配水管からの漏水量を除外することで前記水道管網のうち給水管からの漏水量を対象にそれぞれ前記復元情報と前記漏水分布情報を推定する
    ことを特徴とする漏水推定装置。
  9. 　請求項８に記載の漏水推定装置であって、
    　水道管網中の需要量を入力として管網計算を行う管網計算手段と、
    　前記管網計算手段の入力とする需要量として、水道利用者の水使用量と、前記給水管からの漏水分布と、配水管からの大規模漏水とを設定し、前記管網計算手段の出力する管網解析の結果と、前記計測情報との差が小さくなるように大規模漏水の位置および漏水量を探索する最適化計算を行って、前記大規模漏水の位置と漏水量からなる漏水位置情報を計算する漏水位置推定手段を備える
    ことを特徴とする漏水推定装置。
  10. 　請求項９に記載の漏水推定装置であって、
    　前記漏水位置推定手段は、前記事故リスク情報を使用し、大規模漏水の位置を探索する前記最適化計算において、前記配水管の事故発生確率が所定の値より高い配水管のある位置のみを大規模漏水の位置の探索範囲とすることで、前記最適化計算の探索範囲を限定する
    ことを特徴とする漏水推定装置。
  11. 　請求項５に記載の漏水推定装置であって、
    　前記復元情報推定手段は、前記回帰式の代替としてベイジアンネットワークを用いて、復元速度を確率的に推定し、
    　前記漏水分布推定手段は、前記確率的に推定された復元速度を使用して、前記各エリアの漏水分布を確率的に推定する
    ことを特徴とする漏水推定装置。
  12. 　請求項５に記載の漏水推定装置と、
    　前記水道管網における漏水探査及び管網修繕に際して当該探査・修繕情報を入力する端末からなる漏水推定システムであって、
    　前記漏水推定装置は、前記端末に入力された情報を収集し、当該情報を仕様して前記探査・修繕情報記憶手段の情報を更新する
    ことを特徴とする漏水推定システム。
  13. 　水道管網を複数のエリアに区分して管理する漏水推定方法であって、
    　漏水推定装置が、
    　前記水道管網に設置された圧力及び流量の計測装置から計測情報を収集し、
    　前記計測情報と前記エリア内での水使用量情報に基づき、前記エリアを内包する配水ブロック内の漏水量情報を推定し、
    　前記エリアにおける水道管網の延長情報を含む管路情報と、前記エリアにおける漏水探査及び管路修繕の実施時期を含む探査・修繕情報と、前記漏水量情報を使用して、前記エリアにおける漏水の復元速度を含む復元情報を推定し、
    　前記復元情報を使用して、前記エリアの漏水量を含む漏水分布を推定する
    ことを特徴とする漏水推定方法。
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