JP4612696B2

JP4612696B2 - Water leakage diagnosis device and water leakage diagnosis method for water distribution pipe

Info

Publication number: JP4612696B2
Application number: JP2008032291A
Authority: JP
Inventors: 勝也横川; 敦司湯川; 太黒川; 俊宏村下; 義行坂本; 毅井上; 直人大石
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2028-02-13
Also published as: JP2009192329A

Description

本発明は、上水道施設の配水管路網を複数の配水ブロックに分割して管理する配水管理システムに適用する配水管路の漏水診断装置に関する。 The present invention relates to a water leakage diagnosis apparatus for a water distribution line applied to a water distribution management system that manages a water distribution line network of a water supply facility by dividing it into a plurality of water distribution blocks.

上水道施設では、浄水を需要家まで配水するための配水管路網施設が相当の割合を占めている。配水管は、耐久年数が約４０〜４５年程度であると予測されており、埋設年数の更新時期に合わせて更新されることになる。配水管の更新では、単に埋設年数の古い管から更新するだけでなく、いわゆる有効率（または有収率）の向上を目的とした効率的な更新が注目されている。ここで、有効率とは、配水池からの総配水量に対して有効に使用された水量（有効水量）の割合を意味する。 In the water supply facilities, distribution pipe network facilities for distributing purified water to consumers account for a considerable proportion. The distribution pipe is predicted to have a durable life of about 40 to 45 years, and will be updated in accordance with the renewal time of the buried years. In renewal of water distribution pipes, not only renewal from pipes with an old burial age but also efficient renewal for the purpose of improving the so-called effective rate (or yield) has attracted attention. Here, an effective rate means the ratio of the amount of water (effective water amount) used effectively with respect to the total water distribution amount from a reservoir.

有効率（有収率）の向上には、配水管からの漏水を防止するための対策が必要不可欠であり、この対策として漏水を診断するための漏水診断装置が重要である。漏水防止による有効率向上は、水循環系への負荷を低減するだけではなく、浄水と送配水段階のコスト削減効果もある。 In order to improve the effective rate (yield), measures for preventing water leakage from the water distribution pipe are indispensable, and a water leakage diagnosis device for diagnosing water leakage is important as this measure. The improvement of the effective rate by preventing water leakage not only reduces the load on the water circulation system, but also has the effect of reducing costs in the water purification and transmission / distribution stages.

漏水の監視又は検出に関する先行技術としては、配水ブロック内の水需要量、夜間最小流量等を計測し、過去の計測結果との比較で配水ブロック別に漏水可能性を診断するシステムが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。このシステムは、管体に外付けできる超音波流量計を任意の位置（節点、マンホール内又は消火栓が好ましい）に設置し、この設置位置を流量監視点として、各監視点を通過する水の流量及び流向の総和に基づいて、配水ブロック別に漏水可能性を診断する。 As a prior art concerning water leakage monitoring or detection, a system has been proposed that measures the water demand in the water distribution block, the nighttime minimum flow rate, etc., and diagnoses the possibility of water leakage for each water distribution block by comparison with past measurement results. (For example, see Patent Document 1). In this system, an ultrasonic flow meter that can be externally attached to the tube is installed at any position (preferably in a node, manhole or fire hydrant), and the flow rate of water passing through each monitoring point is set as the flow monitoring point. In addition, based on the sum of the flow directions, the possibility of water leakage is diagnosed for each distribution block.

また、最小配水量と水道管に漏洩がない場合に得られる許容漏水量とを比較し、最小配水量が許容漏水量よりも大であれば漏水有りと判定する漏水判定方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。この方法は、流量メータにメータの回転状態をパルス信号に変換して出力するセンサを取り付け、このセンサからの出力信号を所定のサンプリング間隔で昼夜にわたって収集する。そして、これら収集データのうち、センサからのパルス入力がなかった最長の時間から当該計測時間帯における単位時間当たりの水道管の最小配水量を求める。
特開２００５−１４９２８０号公報特開２００２−５５０１９号公報 In addition, a leakage determination method has been proposed that compares the minimum water distribution amount with the allowable water leakage amount obtained when there is no leakage in the water pipe, and determines that there is water leakage if the minimum water distribution amount is larger than the allowable water leakage amount. (For example, see Patent Document 2). In this method, a sensor for converting the rotation state of the meter into a pulse signal and outputting it is attached to the flow meter, and the output signal from the sensor is collected day and night at a predetermined sampling interval. And among these collected data, the minimum water distribution amount of the water pipe per unit time in the said measurement time slot | zone is calculated | required from the longest time without the pulse input from a sensor.
JP-A-2005-149280 JP 2002-55019 A

前述の先行技術のシステムまたは方法は、夜間最小流量を監視し、漏水可能性や有無を診断する内容であるが、計測センサ間や配水ブロック毎の比較評価であり、詳細な漏水箇所を特定することは困難である。 The above-mentioned prior art system or method is a content that monitors the minimum flow rate at night and diagnoses the possibility or presence of water leakage, but is a comparative evaluation between measurement sensors and water distribution blocks, and identifies a detailed water leakage location. It is difficult.

一般的に、配水管路網内の地下漏水については、現場調査員が定期的に音聴棒等を用いて漏水有無調査（１次調査）を実施することで、漏水可能性が高い箇所が特定される。その後に、重点的に相関式漏水探査機を用いる２次調査により、その地域での詳細な漏水箇所の特定がなされている。しかし、１次調査の段階では、定期的に全域を巡回しているだけで、どの地域を重点的に行うべきかについては考慮されていないのが現状である。 In general, for underground leaks in the distribution pipe network, there are locations where the site investigator regularly conducts a leak check (primary survey) using a hearing rod etc. Identified. After that, a detailed investigation of the location of the water leak in the area has been made by a secondary survey using a correlative leak detector. However, at the stage of the primary survey, the entire area is only visited regularly, and the area that should be focused on is not considered.

また、前述したように、管路更新に関しては、これまでは単に埋設年数の古い管から更新しているのが現状であり、決して有効率（有収率）向上を目的とした効率的な管路更新が実行されていない。 In addition, as described above, with regard to pipeline renewal, the current situation is that it has been simply renewed from a pipe with an old burial age, and it has never been an efficient pipe for the purpose of improving the effective rate (yield). The road update has not been executed.

そこで、本発明の目的は、配水ブロック内での詳細な漏水箇所の特定を可能とし、計画的な漏水調査（１次調査）の立案や、費用対効果のある管路更新計画の立案を可能にできる配水管路の漏水診断装置を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to enable the specification of detailed water leakage points in the distribution block, and to plan a planned water leakage survey (primary survey) and to plan cost effective pipeline renewal plans. An object of the present invention is to provide a water leakage diagnosis device for water distribution pipes.

本発明の観点は、配水管路網の配水ブロック単位での夜間最小流量の分析に加えて、配水ブロック内の所定のエリア（例えば、地図情報上でのメッシュ）単位での漏水箇所を推定できる配水管路の漏水診断装置である。 The viewpoint of the present invention can estimate the location of water leakage in units of a predetermined area (for example, mesh on map information) in the water distribution block, in addition to analyzing the nighttime minimum flow rate in the water distribution block unit of the water distribution pipe network. This is a water leakage diagnosis device for distribution pipes.

本発明の観点に従った漏水診断装置は、浄水を供給するための配水管路網を複数の配水ブロックに分割して管理する配水管理システムに適用する配水管路の漏水診断装置であって、前記配水ブロックに流入される浄水の流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段から出力される流量データに基づいて、前記配水ブロックの夜間最小流量を算出する最小流量算出手段と、前記配水ブロックの配水による圧力値を計測する圧力計測手段と、前記最小流量算出手段により算出された夜間最小流量を配水管路の漏水量とした場合に、当該漏水量および前記圧力計測手段により計測された圧力値に基づいて、圧力値と漏水量との関係式を構築し、漏水係数を生成する漏水係数演算手段と、前記配水ブロックを複数のエリアに分割して、当該各エリア毎に、前記配水管路の少なくとも埋設位置を含む管路情報を取得する管路情報取得手段と、前記圧力値及び前記管路情報を使用して、前記各エリア毎の静水圧値を計算する静水圧計算手段と、前記圧力値と漏水量との関係式、前記静水圧値及び前記漏水係数を使用して、前記各エリア毎の漏水量を算出する漏水量算出手段とを備えた構成である。 A water leakage diagnosis apparatus according to an aspect of the present invention is a water leakage diagnosis apparatus for a water distribution pipe applied to a water distribution management system that divides and manages a water distribution pipe network for supplying purified water into a plurality of water distribution blocks, A flow rate measuring means for measuring the flow rate of purified water flowing into the water distribution block; a minimum flow rate calculating means for calculating a nighttime minimum flow rate of the water distribution block based on flow rate data output from the flow rate measuring means; When the pressure measurement means for measuring the pressure value due to the water distribution in the block and the nighttime minimum flow rate calculated by the minimum flow rate calculation means as the water leakage amount of the water distribution pipe, the water leakage amount and the pressure measurement means were measured. Based on the pressure value, a relational expression between the pressure value and the amount of water leakage is constructed, a water leakage coefficient calculating means for generating a water leakage coefficient, and the water distribution block are divided into a plurality of areas, and The hydrostatic pressure value for each area is calculated using the pipeline information acquisition means for acquiring pipeline information including at least the buried position of the distribution pipeline, and the pressure value and the pipeline information for each area. A hydrostatic pressure calculating means for calculating the water leakage amount for each area using the relational expression between the pressure value and the water leakage amount, the hydrostatic pressure value and the water leakage coefficient. It is.

本発明によれば、配水管路網の配水ブロック単位での夜間最小流量の分析に加えて、配水ブロッ内の所定のエリア単位での漏水箇所を推定できる漏水診断装置を提供できることにより、配水ブロック内での詳細な漏水箇所の特定を可能とし、計画的な漏水調査（１次調査）の立案や、費用対効果のある管路更新計画の立案を可能にできる。 According to the present invention, in addition to analyzing the nighttime minimum flow rate in units of the distribution block of the distribution pipeline network, it is possible to provide a water leakage diagnosis device capable of estimating a water leakage location in a predetermined area unit in the distribution block. It is possible to specify the location of detailed water leaks in the city, and to plan a planned water leak survey (primary survey) and a cost effective pipeline renewal plan.

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

［第１の本実施形態］
図２は、本実施形態に関する浄水を需要家３３に配水するための配水プロセス及び配水管理システムの概略を説明するための図である。 [First Embodiment]
FIG. 2 is a diagram for explaining an outline of a water distribution process and a water distribution management system for distributing purified water to the consumer 33 according to the present embodiment.

図２に示すように、本実施形態は、一つの配水池３０から、ある配水管路網３４-1〜３４-16に対応する配水ブロックに浄水が供給される配水プロセスを想定する。この配水ブロックは、大規模な配水管路網を複数の範囲（配水ブロック）に分割した場合の１つの配水ブロックである。 As shown in FIG. 2, the present embodiment assumes a water distribution process in which purified water is supplied from one water reservoir 30 to water distribution blocks corresponding to certain distribution pipe networks 34-1 to 34-16. This water distribution block is one water distribution block when a large-scale water distribution pipe network is divided into a plurality of ranges (water distribution blocks).

配水管理システムは、配水ブロックの入口に配置された流量計３１により、配水池３０からの流入量を監視する。また、配水管理システムは、配水ブロック内に配置された圧力計３２を使用して、配水ブロック内の配水圧力（単に圧力と表記する）を監視する。配水管理システムは、後述するように、流量計３１により計測された流入量および圧力計３２により計測された圧力値の各計測データを収集し、監視データベース（ＤＢ）１２に蓄積する。 The water distribution management system monitors the amount of inflow from the distribution reservoir 30 by the flow meter 31 disposed at the entrance of the water distribution block. In addition, the water distribution management system monitors the water distribution pressure (simply referred to as “pressure”) in the water distribution block using the pressure gauge 32 disposed in the water distribution block. As will be described later, the water distribution management system collects each measurement data of the inflow measured by the flow meter 31 and the pressure value measured by the pressure gauge 32 and accumulates them in the monitoring database (DB) 12.

なお、図２において、丸数字は、複数の配水管路（単に管路と表記する場合がある）３４-1〜３４-16の節点を示す節点番号である。 In FIG. 2, the circled numbers are node numbers indicating the nodes of a plurality of water distribution pipelines (sometimes simply referred to as pipelines) 34-1 to 34-16.

（漏水診断装置）
図１は、本実施形態の配水管理システムに使用される漏水診断装置の構成を示すブロック図である。漏水診断装置は、配水ブロック内の漏水分布を推定する漏水分布推定装置に相当する。 (Leakage diagnosis device)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a water leakage diagnosis apparatus used in the water distribution management system of the present embodiment. The water leakage diagnosis device corresponds to a water leakage distribution estimation device that estimates the water leakage distribution in the distribution block.

漏水診断装置は大別して、図１に示すように、データ管理端末１０とシステム本体とからなる。データ管理端末１０は、キーボードやディスプレイなどの入出力装置を含むコンピュータ１１及び記憶装置からなる監視データベース（ＤＢ）１２を有する。監視データベース１２は、前述したように、流量計３１により計測された流入量および圧力計３２により計測された圧力値の各計測データを蓄積する。 As shown in FIG. 1, the water leakage diagnosis apparatus is roughly divided into a data management terminal 10 and a system main body. The data management terminal 10 includes a computer 11 including an input / output device such as a keyboard and a display, and a monitoring database (DB) 12 including a storage device. As described above, the monitoring database 12 accumulates each measurement data of the inflow amount measured by the flow meter 31 and the pressure value measured by the pressure gauge 32.

システム本体は、コンピュータシステム（ハードウェア及びソフトウェア）から構成されており、夜間最小流量収集部１３及び圧力データ収集部１４を含む。夜間最小流量収集部１３は、監視データベース１２に蓄積されている流量データ１１０に基づいて、１日で最も流入流量が少ない時間を抽出し、その時の流入流量を夜間最小流量として選定する。夜間最小流量収集部１３は、１日に１回の周期で流量データ１１０を収集し、選定した夜間最小流量データ１４０を監視データベース１２に蓄積する。 The system main body is composed of a computer system (hardware and software), and includes a night minimum flow rate collection unit 13 and a pressure data collection unit 14. The nighttime minimum flow rate collecting unit 13 extracts the time when the inflow flow rate is the smallest in one day based on the flow rate data 110 accumulated in the monitoring database 12, and selects the inflow rate at that time as the nighttime minimum flow rate. The nighttime minimum flow rate collecting unit 13 collects the flow rate data 110 at a cycle of once a day, and accumulates the selected nighttime minimum flow rate data 140 in the monitoring database 12.

一方、圧力データ収集部１４は、夜間最小流量収集部１３から出力される夜間最小流量データ１４０を使用して、夜間最小流量として選定した時間帯の圧力値またはある期間で平均した値（例えば１時間平均値）を、分単位の圧力データ１００から抽出して、夜間最小流量時の圧力データ１５０として出力する。圧力データ収集部１４も、１日に１回の周期で圧力データ１５０を収集する。 On the other hand, the pressure data collection unit 14 uses the nighttime minimum flow rate data 140 output from the nighttime minimum flow rate collection unit 13 and uses the pressure value in the time zone selected as the nighttime minimum flow rate or a value averaged over a certain period (for example, 1 The time average value) is extracted from the pressure data 100 in minutes, and is output as the pressure data 150 at the nighttime minimum flow rate. The pressure data collection unit 14 also collects the pressure data 150 in a cycle once a day.

システム本体は、例えば１日に１回の周期で、蓄積されている配水ブロックの流量データ及び圧力データから１日で最も流量が少ない時刻のデータのみを抽出し、図３に示すようなテーブル情報を生成する。 The system main body extracts only the data at the time when the flow rate is lowest in one day from the accumulated flow rate data and pressure data of the distribution block, for example, once a day, and the table information as shown in FIG. Is generated.

さらに、システム本体は、漏水係数演算部１５と、漏水分布表示部１６と、漏水推定部１７と、管路情報抽出部１８と、管路情報データベース（ＤＢ）１９と、静水圧計算部２０と、水使用データベース（ＤＢ）２１と、全需要量及び漏水量計算部（以下、漏水量計算部と表記する）２２と、管網解析部２３とを有する。 Furthermore, the system main body includes a water leakage coefficient calculation unit 15, a water leakage distribution display unit 16, a water leakage estimation unit 17, a pipe line information extraction unit 18, a pipe line information database (DB) 19, and a hydrostatic pressure calculation unit 20. , A water use database (DB) 21, a total demand and leakage amount calculation unit (hereinafter referred to as a leakage amount calculation unit) 22, and a pipe network analysis unit 23.

漏水量計算部２２は、水使用データベース２１に蓄積された情報を使用して、１日の全需要量（配水ブロックの流入量）と、２ヶ月に１回の周期で検針されている水道料金データ等に基づいて、当該配水ブロックの漏水量２３０を計算する。水使用データベース２１には、予め水使用に関する情報として、料金水量、分水量、メータ不感水量、局事業用水量、調定減額水量などの情報が蓄積されている。 The water leakage amount calculation unit 22 uses the information accumulated in the water usage database 21 and the total daily demand amount (inflow amount of the water distribution block) and the water charge that is metered once every two months. Based on the data and the like, the amount of water leakage 230 of the water distribution block is calculated. In the water use database 21, information on water use is stored in advance, such as a charge water amount, a diversion amount, a meter insensitive water amount, a local business water amount, and a settled reduced water amount.

漏水係数演算部１５は、夜間最小流量収集部１３から出力される夜間最小流量データ１２０、夜間最小流量時の圧力データ１５０及び漏水量データ２３０を使用して、配水ブロック毎の圧力値と漏水量との関係を示す関係式（モデル）を構築し、後述する漏水係数Ｃ（漏水量に関するパラメータ）を決定する。管網解析部２３は、漏水係数演算部１５からの漏水係数Ｃ及び水使用データベース２１に蓄積された情報を使用して、配水ブロック内の管網解析処理を実行する。具体的には、管網解析部２３は、各節点の有効水圧と漏水係数Ｃに基づいて、配水ブロック内の各管路３４-1〜３４-16の各節点毎の漏水量を推定し、夜間最小流量の時間帯の水使用量（夜間水使用量データ２２０）を出力する。また、管網解析部２３は、末端圧力一定制御時での管網解析計算を実行することで、配水ブロックの全漏水量を推定し、末端圧力制御導入時の漏水量削減効果を評価できる情報２６０を生成してデータ端末１０に出力する。 The leakage coefficient calculation unit 15 uses the nighttime minimum flow rate data 120, the nighttime minimum flow rate pressure data 150, and the leakage amount data 230 output from the nighttime minimum flow rate collection unit 13, and uses the pressure value and leakage amount for each distribution block. Is constructed, and a water leakage coefficient C (a parameter relating to the amount of water leakage) to be described later is determined. The pipe network analysis unit 23 uses the water leakage coefficient C from the water leakage coefficient calculation unit 15 and the information accumulated in the water use database 21 to execute the pipe network analysis process in the water distribution block. Specifically, the pipe network analysis unit 23 estimates the amount of water leakage at each node of each pipeline 34-1 to 34-16 in the water distribution block based on the effective water pressure and the water leakage coefficient C of each node, The amount of water used during the nighttime minimum flow rate (nighttime water usage data 220) is output. Moreover, the pipe network analysis part 23 is information which can estimate the total water leak amount of a water distribution block by performing the pipe network analysis calculation at the time of constant terminal pressure control, and can evaluate the water leak amount reduction effect at the time of terminal pressure control introduction. 260 is generated and output to the data terminal 10.

管路情報抽出部１８は、漏水係数演算部１５からの漏水係数Ｃの変化量、及び管路情報データベー１９に蓄積された管路情報に基づいて、漏水係数Ｃが変化した要因となる管路情報２１０を抽出する。即ち、管路情報抽出部１８は、漏水係数Ｃが変化したタイミングでの管路情報の変化を監視し、その要因変数を示す情報２１０を出力する。 The pipe line information extraction unit 18 is a pipe that causes a change in the water leak coefficient C based on the amount of change in the water leak coefficient C from the water leak coefficient calculation unit 15 and the pipe line information accumulated in the pipe line information database 19. The road information 210 is extracted. That is, the pipeline information extraction unit 18 monitors the change in pipeline information at the timing when the water leakage coefficient C changes, and outputs information 210 indicating the factor variable.

管路情報データベース１９には、配水ブロック内の地中に埋設された各管路３４-1〜３４-16の仕様を示す管路情報が蓄積されている。管路情報は、例えば各管路の埋設位置、埋設年数、材質、口径、管路延長、給水栓数などの情報であり、後述するように、配水ブロック内を分割する複数のエリア（地図データ上のメッシュ）毎の情報である。 The pipeline information database 19 stores pipeline information indicating the specifications of the pipelines 34-1 to 34-16 embedded in the ground within the water distribution block. The pipeline information is, for example, information such as the burial position of each pipeline, burial years, material, diameter, pipeline extension, hydrant number, etc. As will be described later, a plurality of areas (map data) that divide the distribution block. Information on each mesh).

静水圧計算部２０は、管路情報データベース１９に蓄積されているエリア（地図データ上のメッシュ）毎の代表地盤高（標高）と、圧力データ収集部１４からの夜間最小流量時の圧力値（圧力データ１３０）に基づいて、メッシュ毎の静水圧値１９０を計算する。 The hydrostatic pressure calculator 20 represents the representative ground height (elevation) for each area (mesh on the map data) accumulated in the pipeline information database 19, and the pressure value at the nighttime minimum flow rate from the pressure data collector 14 ( Based on the pressure data 130), a hydrostatic pressure value 190 for each mesh is calculated.

漏水推定部１７は、管路情報抽出部１８により抽出された管路情報（要因変数）２１０と、静水圧計算部２０により算出されたメッシュ毎の静水圧値（代表圧力値）１９０に基づいて、漏水構成比率情報２００を推定して出力する。漏水構成比率情報２００とは、管路情報抽出部１８により抽出された要因の管路延長や個数を度数とした分布を漏水構成比として、各メッシュに比率を割当てた情報である。漏水推定部１７は、メッシュ毎の静水圧値（代表圧力値）と、配水ブロック全体の漏水量との差が最小となるように漏水構成比率を、繰り返し演算により算出する。 The water leakage estimation unit 17 is based on the pipe line information (factor variable) 210 extracted by the pipe line information extraction unit 18 and the hydrostatic pressure value (representative pressure value) 190 for each mesh calculated by the hydrostatic pressure calculation unit 20. The water leakage composition ratio information 200 is estimated and output. The water leakage composition ratio information 200 is information that assigns a ratio to each mesh with the distribution of the factors extracted by the pipe line information extraction unit 18 as the water leakage composition ratio, which is the distribution of the pipe length and the number of factors. The water leakage estimation unit 17 repeatedly calculates the water leakage composition ratio so that the difference between the hydrostatic pressure value (representative pressure value) for each mesh and the water leakage amount of the entire distribution block is minimized.

漏水分布表示部１６は、漏水構成比率情報２００からの漏水構成比率情報２００、漏水係数演算部１５からの漏水係数Ｃ、及び静水圧計算部２０により算出されたメッシュ毎の静水圧値（代表圧力値）１９０に基づいて計算される漏水量の推定分布を、配水ブロックに対応する地図データ上に表示するための表示情報をデータ端末１０に出力する。なお、配水ブロックに対応する地図データは、管路情報データベース１９に蓄積されている管路情報に含まれる情報である。 The water leakage distribution display unit 16 includes the water leakage composition ratio information 200 from the water leakage composition ratio information 200, the water leakage coefficient C from the water leakage coefficient calculation unit 15, and the hydrostatic pressure value (representative pressure) for each mesh calculated by the hydrostatic pressure calculation unit 20. Display information for displaying the estimated distribution of water leakage calculated based on (value) 190 on the map data corresponding to the water distribution block is output to the data terminal 10. The map data corresponding to the water distribution block is information included in the pipeline information accumulated in the pipeline information database 19.

（作用効果）
以下、図１以外に、図４から図１４を参照して、本実施形態の漏水診断装置の作用効果を説明する。 (Function and effect)
Hereinafter, with reference to FIGS. 4 to 14 in addition to FIG. 1, the operational effects of the water leakage diagnosis apparatus of the present embodiment will be described.

図１２は、本実施形態の漏水診断装置の動作の概略（診断手順）を説明するためのフローチャートである。以下、図１２に示す手順に従って、漏水診断装置の動作を説明する。 FIG. 12 is a flowchart for explaining the outline (diagnosis procedure) of the operation of the water leakage diagnosis apparatus of this embodiment. Hereinafter, the operation of the water leakage diagnosis apparatus will be described according to the procedure shown in FIG.

まず、漏水量計算部２２は、水使用データベース２１に蓄積された情報を使用して、１日の全需要量（配水ブロックの流入量）と、２ヶ月に１回の周期で検針されている水道料金データ等に基づいて、当該配水ブロックの漏水量２３０を計算する（ステップＳ１）。この場合、漏水量計算部２２の計算方法としては、図４に示すように、水使用データベース２１の情報を使用したデータ収集方法が利用される。 First, the water leakage amount calculation unit 22 uses the information accumulated in the water use database 21 to measure the total daily demand (inflow of water distribution block) and the cycle once every two months. Based on the water rate data and the like, the leakage amount 230 of the water distribution block is calculated (step S1). In this case, as a calculation method of the water leakage amount calculation unit 22, a data collection method using information of the water use database 21 is used as shown in FIG.

ここで、一般的には、夜間最小流量と漏水量とが等しいと考えるのは困難である。しかし、配水ブロック（配水区域）の規模が小さい場合には、夜間の水使用量は少ないと想定できるため、「漏水量＝夜間最小流量」と考えることができる。また、配水ブロックの規模が大きい場合でも、夜間の一定使用量を想定して「夜間最小流量＝漏水量＋夜間使用量」と定義し、過去の有収率といったデータから夜間使用量を推定しておき、その値に基づいて漏水量を仮定することも可能である。即ち、夜間最小流量は漏水量と夜間水使用量を含むため、下記式（１）で表される。 Here, it is generally difficult to consider that the nighttime minimum flow rate and the amount of water leakage are equal. However, when the size of the distribution block (distribution area) is small, it can be assumed that the amount of water used at night is small, so it can be considered that “the amount of water leakage = the minimum flow rate at night”. Even if the distribution block is large, it is defined as “minimum nighttime flow rate = water leakage amount + nighttime usage” assuming a constant nighttime usage, and the nighttime usage is estimated from data such as past yields. It is possible to assume the amount of water leakage based on the value. That is, since the night minimum flow rate includes the amount of water leakage and the amount of night water usage, it is expressed by the following formula (1).

ここで、Ｑ_ｍｉｎは夜間最小流量[L/sec]を示し、Ｌは漏水量[L/sec]を示し、Ｕは夜間水使用量[L/sec]を示す。 Here, Q _min represents the nighttime minimum flow rate [L / sec], L represents the amount of water leakage [L / sec], and U represents the amount of nighttime water use [L / sec].

前記式（１）において、漏水量計算部２２で得られた２ヶ月周期での漏水量に基づいて、1日の漏水量を換算することによって、夜間水使用量Ｕを求める。従って、夜間最小流量を監視することによって、配水ブロックの漏水量を監視することが可能となる。なお、前記式（１）における夜間水使用量Ｕの決定方法は、２ヶ月分の水道検針データから１日の配水量トレンドに合わせて時間単位に按分する方法の他に、管網解析方法を応用して、夜間最小流量の時間帯の漏水量を推定する方法もある。以下、その方法について述べる。 In the above formula (1), the nighttime water usage amount U is obtained by converting the daily leakage amount based on the leakage amount in a two-month cycle obtained by the leakage amount calculation unit 22. Therefore, by monitoring the nighttime minimum flow rate, it becomes possible to monitor the amount of water leakage in the water distribution block. In addition, the determination method of the nighttime water use amount U in the above formula (1) includes a pipe network analysis method in addition to a method of apportioning in units of time according to a daily water distribution amount trend from water meter reading data for two months. There is also a method of estimating the amount of water leakage in the time zone with the minimum flow rate at night. The method will be described below.

漏水係数演算部１５は、夜間最小流量時の圧力データ１５０及び漏水量データ２３０に基づいて、配水ブロック毎の圧力値と漏水量との関係を示す関係式（モデル）を構築する。ここで、圧力データ収集部１４は、夜間最小流量として選定した時間帯の圧力値またはある期間で平均した値（例えば１時間平均値）を夜間最小流量時の圧力データ１５０として出力する（ステップＳ２）。 The water leakage coefficient calculation unit 15 builds a relational expression (model) indicating the relationship between the pressure value and the water leakage amount for each water distribution block based on the pressure data 150 and the water leakage amount data 230 at the time of the minimum nighttime flow rate. Here, the pressure data collection unit 14 outputs the pressure value at the time zone selected as the nighttime minimum flow rate or the value averaged over a certain period (for example, 1 hour average value) as the pressure data 150 at the nighttime minimum flow rate (step S2). ).

一般的に、配水ブロック内の圧力値と漏水量との間には、下記式（２）に示すような関係があることが、実験的に確認されている（書籍「配水管網の解析と設計」高桑哲男著森北出版１９７８年を参照）。 In general, it has been experimentally confirmed that there is a relationship as shown in the following formula (2) between the pressure value in the water distribution block and the amount of water leakage (book “Distribution of distribution pipe network and Design ”by Tetsuo Takakuwa, Morikita Publishing, 1978).

ここで、Ｌ_ｉは節点ｉの漏水量[L/sec]を示し、Ｃ_ｉは節点ｉに関する管路延長や口径、漏水孔の形状、面積に依存する係数を示す。ｈ_ｉは、節点ｉの有効水圧［ｍ］を示し、ｋは実験乗数で、例えば１．１５である。また、節点とは、図２に示す丸数字（管網モデルにおける管の接続点）を表す。図の場合はｉ＝１…１３である。 Here, L _i represents the amount of water leakage [L / sec] at node i, and C _i represents a coefficient depending on the length and diameter of the pipe line, the shape of the water leakage hole, and the area regarding node i. h _i represents the effective water pressure [m] at the node i, and k is an experimental multiplier, for example, 1.15. Further, the node represents a round numeral (a pipe connection point in the pipe network model) shown in FIG. In the case of the figure, i = 1.

漏水係数演算部１５は、前記式（２）を導入し、後述する漏水係数Ｃ（漏水量に関するパラメータ）を決定する（ステップＳ３）。本実施形態では、測定可能な圧力値が節点１３のみであるため、配水ブロック全体を一本の管路と仮定し、節点１３について前記式（２）を考慮すると、配水ブロックにおける漏水係数Ｃを求めることができる。即ち、漏水係数演算部１５は、抽出した図３に示すデータに基づいて、最小２乗法などにより、下記式（３）に示す漏水係数Ｃを決定する。 The water leak coefficient calculation part 15 introduces the said Formula (2), and determines the water leak coefficient C (parameter regarding water leak amount) mentioned later (step S3). In this embodiment, since the pressure value that can be measured is only the node 13, the entire water distribution block is assumed to be one pipe line, and considering the equation (2) for the node 13, the water leakage coefficient C in the water distribution block is Can be sought. That is, the water leak coefficient calculation unit 15 determines the water leak coefficient C shown in the following equation (3) by the least square method based on the extracted data shown in FIG.

ここで、Ｎは総節点数（ここでは１３）を表す。 Here, N represents the total number of nodes (here, 13).

この漏水係数Ｃを配水ブロックの漏水特性を表す指標と想定すれば、同じ管路網であっても圧力が増加すれば漏水量も増加するため、圧力の影響を除いた漏水係数Ｃの値で、配水ブロック内の漏水に関する特性を把握することが可能となる。即ち、本実施形態では、夜間最小流量だけでなく、その時の圧力状態を考慮可能なパラメータ（漏水係数Ｃ）を導入することによって、配水ブロックの漏水診断、さらには老朽管診断が可能となる。 Assuming that this leakage coefficient C is an index that represents the leakage characteristics of the distribution block, the amount of leakage increases as the pressure increases even with the same pipeline network. It becomes possible to grasp the characteristics of water leakage in the water distribution block. That is, in this embodiment, by introducing a parameter (leakage coefficient C) that can take into account not only the nighttime minimum flow rate but also the pressure state at that time, water leakage diagnosis of a water distribution block and further aging pipe diagnosis can be performed.

また、この漏水係数Ｃを導入することにより、管網解析を応用することによって各節点ごとの漏水量を推定することができるため、夜間最小流量の時間帯の水使用量を高精度に特定することができる。即ち、管網解析部２３は、漏水係数演算部１５からの漏水係数Ｃ及び水使用データベース２１に蓄積された情報を使用して、配水ブロック内の管網解析処理を実行する。具体的には、管網解析部２３は、各節点の有効水圧と漏水係数Ｃに基づいて、配水ブロック内の各管路３４-1〜３４-16の各節点毎の漏水量を推定し、夜間最小流量の時間帯の水使用量（夜間水使用量データ２２０）を出力する。また、管網解析部２３は、末端圧力一定制御時での管網解析計算を実行することで、配水ブロックの全漏水量を推定し、末端圧力制御導入時の漏水量削減効果を評価できる情報２６０を生成してデータ端末１０に出力する。 In addition, by introducing this water leakage coefficient C, it is possible to estimate the amount of water leakage at each node by applying pipe network analysis, so the amount of water used in the time zone of the nighttime minimum flow rate is specified with high accuracy. be able to. That is, the pipe network analysis unit 23 executes the pipe network analysis process in the water distribution block by using the water leakage coefficient C from the water leakage coefficient calculation unit 15 and the information accumulated in the water use database 21. Specifically, the pipe network analysis unit 23 estimates the amount of water leakage at each node of each pipeline 34-1 to 34-16 in the water distribution block based on the effective water pressure and the water leakage coefficient C of each node, The amount of water used during the nighttime minimum flow rate (nighttime water usage data 220) is output. Moreover, the pipe network analysis part 23 is information which can estimate the total water leak amount of a water distribution block by performing the pipe network analysis calculation at the time of constant terminal pressure control, and can evaluate the water leak amount reduction effect at the time of terminal pressure control introduction. 260 is generated and output to the data terminal 10.

ここで、図５は、図２に示す管網プロセスにおける管網解析結果の一例を示す図である。各節点ごとに水需要だけでなく漏水量も含まれていることを想定している。図５に示すように、前記式（３）に示す漏水係数Ｃを導入することによって、各節点での漏水量分布を求めることができる。各節点の漏水量は、各節点の有効水位に影響する。また、各節点の有効水位は、供給水圧（配水池３０の水位）と節点需要量に影響する。 Here, FIG. 5 is a diagram showing an example of a pipe network analysis result in the pipe network process shown in FIG. It is assumed that each node includes not only water demand but also water leakage. As shown in FIG. 5, by introducing the water leak coefficient C shown in the above equation (3), the water leak distribution at each node can be obtained. The amount of water leakage at each node affects the effective water level at each node. In addition, the effective water level at each node affects the supply water pressure (water level of the distribution reservoir 30) and the node demand.

図６は、供給水圧と全漏水量との関係を示す図である。図６において、破線６０は、末端圧が許容水圧の限界点を表す。また、βが１のとき、需要量と漏水量を合わせた水量が最大であることを表す。漏水量、供給水圧および節点需要量の関係は、おおよそ比例関係にあることから、下記式（４）が成立する。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the supply water pressure and the total amount of water leakage. In FIG. 6, a broken line 60 represents a limit point where the terminal pressure is an allowable water pressure. Moreover, when β is 1, it represents that the amount of water including the demand amount and the water leakage amount is the maximum. Since the relationship between the water leakage amount, the supply water pressure, and the nodal demand is approximately proportional, the following equation (4) is established.

ここで、Ｈは供給水圧[ｍ]を示し、βは最大水量の需要時を１とした需要比率を示し、α_ｉはパラメータである。即ち、前記式（４）から、βが変動する時間単位での漏水量を推定することが可能である。このことから、夜間最小流量時間帯の漏水量を推定することが可能となり、前記式（１）に示す夜間水使用量Ｕを高精度で特定することが可能となる。なお、図７は、管網解析によるシミュレーション結果を示す図である。図７において、符号７０は需要パターンを示す。符号７１は末端圧一定制御の場合の漏水量を示す。符号７２は水使用量に対応する差を示す。このようなシミュレーションにより、末端圧力一定制御を行った場合の漏水量の削減効果を事前検討することが可能となる。 Here, H represents the supply water pressure [m], β represents a demand ratio with the maximum water demand being 1, and α _i is a parameter. That is, from the above equation (4), it is possible to estimate the amount of water leakage in units of time when β varies. From this, it becomes possible to estimate the amount of water leakage in the nighttime minimum flow time zone, and it is possible to specify the nighttime water usage amount U shown in the above formula (1) with high accuracy. FIG. 7 is a diagram showing a simulation result by pipe network analysis. In FIG. 7, the code | symbol 70 shows a demand pattern. Reference numeral 71 indicates the amount of water leakage in the case of constant terminal pressure control. Reference numeral 72 indicates a difference corresponding to the amount of water used. Such a simulation makes it possible to examine in advance the effect of reducing the amount of water leakage when the terminal pressure constant control is performed.

次に、静水圧計算部２０の処理（ステップＳ５）及び管路情報抽出部１８の処理（ステップＳ６）を説明する。管路情報抽出部１８及び静水圧計算部２０は、管路情報データベー１９に蓄積された管路情報を使用する。管路情報データベース１９には、配水ブロック内の地中に埋設された各管路３４-1〜３４-16の仕様を示す管路情報が蓄積されている。管路情報は、例えば各管路の埋設位置、埋設年数、材質、口径、管路延長、給水栓数などの情報であり、図８に示すように、配水ブロック内を分割する複数のエリア（地図データ上のメッシュ）毎に管理及び整理されている情報である（ステップＳ４）。 Next, the process of the hydrostatic pressure calculation unit 20 (step S5) and the process of the pipeline information extraction unit 18 (step S6) will be described. The pipeline information extraction unit 18 and the hydrostatic pressure calculation unit 20 use the pipeline information stored in the pipeline information database 19. The pipeline information database 19 stores pipeline information indicating the specifications of the pipelines 34-1 to 34-16 embedded in the ground within the water distribution block. The pipeline information is, for example, information such as the burial position of each pipeline, burial years, material, diameter, pipeline extension, hydrant number, and the like. As shown in FIG. This is information managed and organized for each mesh) on the map data (step S4).

管路情報抽出部１８は、漏水係数演算部１５からの漏水係数Ｃの変化量、及び管路情報データベー１９に蓄積された管路情報に基づいて、漏水係数Ｃが変化した要因となる管路情報２１０を抽出する。即ち、管路情報抽出部１８は、漏水係数Ｃが変化したタイミングでの管路情報の変化を監視し、メッシュ毎の比率を計算し、管路更新工事により変化した管路情報とその変化量を抽出する（ステップＳ６）。 The pipe line information extraction unit 18 is a pipe that causes a change in the water leak coefficient C based on the amount of change in the water leak coefficient C from the water leak coefficient calculation unit 15 and the pipe line information accumulated in the pipe line information database 19. The road information 210 is extracted. That is, the pipeline information extraction unit 18 monitors the change of pipeline information at the timing when the water leakage coefficient C changes, calculates the ratio for each mesh, and the pipeline information changed by pipeline update work and the amount of the change. Is extracted (step S6).

一方、漏水量を推定するには、メッシュ毎の代表圧力を決定する必要がある。各メッシュに対応する圧力計が設置されている場合は、その計測値を用いる。そうでない場合には、本実施形態では、静水圧計算部２０によりメッシュ毎の静水圧値１９０を計算する。即ち、静水圧計算部２０は、管路情報データベース１９に蓄積されているエリア（メッシュ）毎の代表地盤高（標高）と、圧力データ収集部１４からの夜間最小流量時の圧力値（圧力データ１３０）に基づいて、メッシュ毎の静水圧値１９０を計算する。一般に、夜間最小流量時の圧力値は、静水圧とほぼ等しいと考えることができる。このため、各メッシュの代表圧力値は、標高差に依存するものと想定できる。 On the other hand, in order to estimate the amount of water leakage, it is necessary to determine the representative pressure for each mesh. When a pressure gauge corresponding to each mesh is installed, the measured value is used. Otherwise, in this embodiment, the hydrostatic pressure calculation unit 20 calculates the hydrostatic pressure value 190 for each mesh. That is, the hydrostatic pressure calculation unit 20 represents the representative ground height (elevation) for each area (mesh) accumulated in the pipeline information database 19 and the pressure value (pressure data at the nighttime minimum flow rate from the pressure data collection unit 14). 130), the hydrostatic pressure value 190 for each mesh is calculated. In general, the pressure value at the nighttime minimum flow rate can be considered to be substantially equal to the hydrostatic pressure. For this reason, it can be assumed that the representative pressure value of each mesh depends on the altitude difference.

ここで、仮に標高差と夜間最小流量時の圧力値との間で、誤差がある場合は補正も可能とする。以下、図９を参照して具体的に説明する。例えば、図９に示すように、配水池３０の標高と有効水位との和（動水位）が５５ｍである場合に、夜間は水がほとんど流れていないために、代表的標高が１５ｍであるメッシュの有効水位は４０ｍと想定することができる。ただし、圧力計が設置されているメッシュでの圧力測定値と、配水池３０の動水位との標高差に乖離がある場合は、その差分をその他のメッシュにも同様に適用して補正する。この補正量は、「補正量＝圧力測定値−（配水池の動水位−圧力計の設置位置の標高）」から計算することができる。 Here, if there is an error between the altitude difference and the pressure value at the nighttime minimum flow rate, correction is also possible. Hereinafter, a specific description will be given with reference to FIG. For example, as shown in FIG. 9, when the sum of the elevation and effective water level of the reservoir 30 (dynamic water level) is 55 m, there is almost no water flowing at night, so the representative altitude is 15 m. The effective water level can be assumed to be 40 m. However, if there is a difference in altitude difference between the pressure measurement value at the mesh where the pressure gauge is installed and the dynamic water level of the distribution reservoir 30, the difference is applied to other meshes in the same way and corrected. This correction amount can be calculated from “correction amount = measured pressure value− (hydraulic reservoir water level−elevation of pressure gauge installation position)”.

次に、漏水推定部１７は、ステップＳ３及び６の結果に基づいて、漏水量変化の要因を抽出する（ステップＳ７）。即ち、漏水推定部１７は、メッシュ毎の静水圧値（代表圧力値）と、配水ブロック全体の漏水量との差が最小となるように漏水構成比率を、１回／２ヶ月繰り返し演算により算出する。ここで、漏水構成比率情報２００とは、管路情報抽出部１８により抽出された要因の管路延長や個数を度数とした分布を漏水構成比として、各メッシュに比率を割当てた情報である。 Next, the water leak estimation part 17 extracts the factor of a water leak amount change based on the result of step S3 and 6 (step S7). That is, the water leakage estimation unit 17 calculates the water leakage composition ratio by repeating once / two months so that the difference between the hydrostatic pressure value (representative pressure value) for each mesh and the water leakage amount of the entire distribution block is minimized. To do. Here, the water leakage composition ratio information 200 is information in which a ratio is assigned to each mesh, with the distribution of the factors extracted by the pipe line information extraction unit 18 and the distribution with the number as the frequency as the water leakage composition ratio.

漏水分布表示部１６は、漏水構成比率情報２００からの漏水構成比率情報２００、漏水係数演算部１５からの漏水係数Ｃ、及び静水圧計算部２０により算出されたメッシュ毎の静水圧値（代表圧力値）１９０に基づいて計算される漏水量の推定分布を、配水ブロックに対応する地図データ上に表示するための表示情報をデータ端末１０に出力する（ステップＳ８，Ｓ９）。 The water leakage distribution display unit 16 includes the water leakage composition ratio information 200 from the water leakage composition ratio information 200, the water leakage coefficient C from the water leakage coefficient calculation unit 15, and the hydrostatic pressure value (representative pressure) for each mesh calculated by the hydrostatic pressure calculation unit 20. Value) Display information for displaying the estimated distribution of the amount of water leakage calculated based on 190 on the map data corresponding to the water distribution block is output to the data terminal 10 (steps S8 and S9).

ここで、図１０は、漏水量構成比の考え方を示す図である。水道検針データによる有収率や夜間最小流量から、配水ブロックの漏水量は計算可能である。その値に基づいて、前記式（３）に示すパラメータ（漏水係数）Ｃを計算する。このパラメータＣと各メッシュ番号の有効水圧に基づいて、メッシュ毎の漏水量を計算することが可能となる。しかしながら、式（３）に示すパラメータＣは、図２に示す流量計３１と圧力計３２の間を一本の管路とみなした場合のパラメータである。このため、メッシュ番号毎の漏水量の総和は、配水ブロック内の漏水量と一致しない。 Here, FIG. 10 is a diagram illustrating the concept of the water leakage amount composition ratio. The amount of water leakage in the distribution block can be calculated from the yield and the minimum nighttime flow rate based on the water meter reading data. Based on the value, a parameter (water leakage coefficient) C shown in the equation (3) is calculated. Based on this parameter C and the effective water pressure of each mesh number, the amount of water leakage for each mesh can be calculated. However, the parameter C shown in the equation (3) is a parameter when the space between the flow meter 31 and the pressure gauge 32 shown in FIG. 2 is regarded as one pipe line. For this reason, the sum total of the water leak amount for every mesh number does not correspond with the water leak amount in a water distribution block.

そこで、本実施形態では、圧力以外にも漏水を構成している比率（構成比）を適切に選ぶことで、メッシュ毎の漏水量分布を把握する。図８に示すように管理されている管路情報から、配水ブロック全体の漏水量とメッシュ番号毎の漏水量の総和との差が最小となるよう構成比を決定することが重要となる。例えば、埋設年数比率、管路延長比率、腐食老朽管率などを用いて、配水ブロック内の漏水量との誤差が最も小さくなる構成比を決定する。 Therefore, in the present embodiment, the water leakage distribution for each mesh is grasped by appropriately selecting the ratio (configuration ratio) that constitutes the water leakage in addition to the pressure. As shown in FIG. 8, it is important to determine the composition ratio so that the difference between the leakage amount of the entire distribution block and the sum of the leakage amounts for each mesh number is minimized from the managed pipeline information. For example, the composition ratio that minimizes the error from the amount of water leakage in the water distribution block is determined by using the buried age ratio, the pipe extension ratio, the corrosion aging pipe ratio, and the like.

なお、漏水分布表示部１６は、図１１に示すように、得られた漏水量構成比と漏水係数Ｃ、及びメッシュ毎の代表圧力（静水圧）に基づいて計算された漏水量推定値を、地図上に強調表示して出力する。図１１は出力イメージであり、メッシュ８０毎の漏水分布の表示例である。このような漏水分布表示により、漏水調査業務の支援や、効率的な管路更新計画の活用が可能となる。 In addition, as shown in FIG. 11, the water leakage distribution display part 16 shows the water leakage amount estimated value calculated based on the obtained water leakage amount composition ratio and the water leakage coefficient C, and the representative pressure (hydrostatic pressure) for every mesh, Highlight and output on the map. FIG. 11 is an output image, which is a display example of a water leakage distribution for each mesh 80. Such a leakage distribution display enables the support of leakage investigation work and the utilization of an efficient pipeline renewal plan.

さらに、図１４を参照して、夜間最小流量収集部１３による夜間最小流量のデータ分析例を説明する。図１４は、配水ブロックの流入量のデータをより早い周期で収集可能な場合に関する。また、図１４は、１分周期の場合と、５秒周期の場合とを比較したグラフである。図１４に示すように、夜間最小流量と思われる定時のデータを抽出した場合と比較して、１分周期で最小の流量と、５秒周期で最小の流量とでは最小値が異なることが分かる。即ち、いかなるデータ収集周期においても定時ではなく、１日で最小の流量を抽出することが重要であるとともに、より早い周期でデータを収集することによって、水使用がない時間帯を捉える確率が高くなる。 Furthermore, with reference to FIG. 14, an example of data analysis of the night minimum flow rate by the night minimum flow rate collecting unit 13 will be described. FIG. 14 relates to a case where data on the inflow amount of the water distribution block can be collected at an earlier cycle. FIG. 14 is a graph comparing the case of 1 minute period and the case of 5 second period. As shown in FIG. 14, it can be seen that the minimum value differs between the minimum flow rate in the 1-minute cycle and the minimum flow rate in the 5-second cycle compared to the case where the regular data that seems to be the night minimum flow rate is extracted. . In other words, it is important to extract the minimum flow rate in one day, not at regular time in any data collection cycle, and by collecting data at an earlier cycle, there is a high probability of capturing a time zone without water use. Become.

さらに、図１４に示すように、ある５ブロックを例に解析した場合、１分周期で定時に流量を抽出する場合と比較して、５秒周期で最小流量を抽出すると、約６１％少ない流量を捉えることができる。また、１分周期と５秒周期で最小流量を抽出する場合においても５秒周期の方が約１５％少ない流量を捉えることができる。したがって、本実施形態の夜間最小流量収集部１３は、監視データベース１２に蓄積されているデータ周期ではなく、監視システムで収集しているより早い周期のデータを直接取り込むことも可能である。 Furthermore, as shown in FIG. 14, when analyzing 5 blocks as an example, when the minimum flow rate is extracted at a cycle of 5 seconds, the flow rate is reduced by about 61% compared with the case of extracting the flow rate at a fixed interval of 1 minute. Can be captured. Further, even when the minimum flow rate is extracted at a 1-minute cycle and a 5-second cycle, a flow rate that is about 15% less can be captured in the 5-second cycle. Therefore, the nighttime minimum flow rate collection unit 13 of the present embodiment can directly fetch data of an earlier period collected by the monitoring system instead of the data period accumulated in the monitoring database 12.

以上要するに本実施形態によれば、単に管路情報システムから得られる管路埋設状態や、水使用データ（料金水量など）を加味して、配水ブロック単位ではなく地図システム上で管理している図面（メッシュ）単位で漏水箇所を推定することが可能となる。即ち、夜間最小流量の変化とその変化に起因した要因を管路情報から抽出し、抽出された要因に基づいて配水ブロック内のどの箇所で漏水量が多いかの分布を推定することによって、計画的な漏水調査（一次調査）の立案や、費用対効果のある管路更新計画を立案を可能とする。 In short, according to the present embodiment, the drawing is managed on the map system, not on the distribution block basis, taking into account the pipe burial state obtained from the pipe information system and water usage data (charge water amount, etc.). It is possible to estimate the water leakage location in units of (mesh). That is, the change in the nighttime minimum flow rate and the factors resulting from the change are extracted from the pipeline information, and the distribution of the amount of leakage in the distribution block is estimated on the basis of the extracted factors, thereby planning It is possible to plan a basic water leakage survey (primary survey) and a cost effective pipeline renewal plan.

［第２の実施形態］
図１５は、第２の実施形態に関するシステムの構成を示すブロック図である。 [Second Embodiment]
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of a system according to the second embodiment.

本実施形態のシステムは、図１５に示すように、主幹線３１４に接続された各配水ブロックと、自動検針システム３１６と、配水管理システム３０６と、統括システム３００とから構成されている。各配水ブロックには、漏水検出器３１５が設けられている。なお、漏水診断装置については、第１の実施形態と同様の装置を使用することを前提とするため、説明を省略する。 As shown in FIG. 15, the system according to this embodiment includes each water distribution block connected to the main trunk line 314, an automatic meter reading system 316, a water distribution management system 306, and an overall system 300. Each water distribution block is provided with a water leak detector 315. In addition, about a water leak diagnostic apparatus, since it presupposes using the apparatus similar to 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.

統括システム３００は、統括サーバ３０１、入出力端末３０２、監視・データ解析端末３０３、及びルータ３０４を有する。また、配水管理システム３０６は、マッピングシステム３０７、ルータ３０８、データ入力端末３０９、サーバ３１０、監視端末３１１、情報データベース３１２、及び無線センサモジュール３１３を有する。ここで、統括システム３００と配水管理システム３０６とは、それぞれのルータ３０４，３０８を介して、一般公衆または専用回線３０５により接続されている。 The overall system 300 includes an overall server 301, an input / output terminal 302, a monitoring / data analysis terminal 303, and a router 304. Further, the water distribution management system 306 includes a mapping system 307, a router 308, a data input terminal 309, a server 310, a monitoring terminal 311, an information database 312, and a wireless sensor module 313. Here, the overall system 300 and the water distribution management system 306 are connected by a general public or a dedicated line 305 via respective routers 304 and 308.

本実施形態は、無線通信を利用した自動検針システム３１６を導入することによって、漏水分布推定に必要なデータを効率的に収集するシステムに関する。これにより、検針作業に要する人件費を削減できると共に、２ヶ月ではなく、さらに早い周期で水需要を計測することが可能となるため、高精度な漏水分布推定が可能となる。 This embodiment relates to a system that efficiently collects data necessary for leakage distribution estimation by introducing an automatic meter reading system 316 using wireless communication. Thereby, the labor cost required for the meter-reading operation can be reduced and the water demand can be measured at an earlier cycle instead of two months, so that it is possible to estimate the leakage distribution with high accuracy.

なお、無線によるデータ収集を行う場合でも、近くまで調査員が出向く必要があるが、例えば受信機を搭載した車両で地域を巡回することで、周辺の水道検針データを収集することも可能である。また、漏水検出器３１５を配水ブロックの消火栓や給水栓に設置しておき、常時漏水判定を行った結果を無線で収集することも可能である。この場合、漏水の振動音を捉えるセンサを安価に作成可能で高指向性（騒音下でも目的音源をクリアに抽出すること）を有する小型光ＭＥＭＳマイクロフォンを活用することで、多数のセンサを設置することが可能となる。 Even when collecting data wirelessly, it is necessary for the investigator to visit nearby, but it is also possible to collect water meter reading data around the area by, for example, traveling around the area with a vehicle equipped with a receiver . Moreover, it is also possible to collect the result of performing the water leak determination by wirelessly by installing the water leak detector 315 in the fire hydrant or the water faucet of the water distribution block. In this case, a large number of sensors can be installed by utilizing a small optical MEMS microphone that can create a sensor that captures the vibration noise of water leakage at low cost and has high directivity (clearly extracting the target sound source even under noise). It becomes possible.

本実施形態の漏水解析方法では、配水管路網を管理する配水管理システム３０６を浄水場に組み込む以外に、統括システム３００としてＡＳＰプロバイダのようにデータを遠隔監視する構成を実現できる。このような構成では、漏水分布推定方法が統括サーバ（ＡＳＰサーバ）３０１上で動作し、動的に作成されたＨＴＭＬ等の情報を提供することも可能である。 In the water leakage analysis method of the present embodiment, the integrated system 300 can be configured to remotely monitor data like an ASP provider, in addition to incorporating the water distribution management system 306 for managing the water distribution pipe network into the water purification plant. In such a configuration, the leakage distribution estimation method can operate on the central server (ASP server) 301 and provide dynamically created information such as HTML.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の第１の実施形態に関する漏水診断装置の構成を説明するためのブロック図。The block diagram for demonstrating the structure of the water leak diagnostic apparatus regarding the 1st Embodiment of this invention. 本実施形態に関する配水プロセス及び配水管理システムの概略を説明するための図。The figure for demonstrating the outline of the water distribution process and water distribution management system regarding this embodiment. 本実施形態に関する夜間最小流量と圧力との関係を示すテーブル情報の一例を示す図。The figure which shows an example of the table information which shows the relationship between the nighttime minimum flow volume and pressure regarding this embodiment. 本実施形態に関する漏水量計算部でのデータ収集方法の一例を示す図。The figure which shows an example of the data collection method in the leak amount calculation part regarding this embodiment. 本実施形態に関する管網解析結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the pipe network analysis result regarding this embodiment. 本実施形態に関する供給水圧と全漏水量との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the supply water pressure regarding this embodiment, and the total amount of water leaks. 本実施形態に関する管網解析によるシミュレーション結果を示す図。The figure which shows the simulation result by the pipe network analysis regarding this embodiment. 本実施形態に関する管路情報の具体例を示す図。The figure which shows the specific example of the pipe line information regarding this embodiment. 本実施形態に関する静水圧の計算方法を説明するための図。The figure for demonstrating the calculation method of the hydrostatic pressure regarding this embodiment. 本実施形態に関する漏水量構成比の考え方を説明するための図。The figure for demonstrating the view of the water leakage amount structural ratio regarding this embodiment. 本実施形態に関する漏水分布表示の一例を示す図。The figure which shows an example of the water leak distribution display regarding this embodiment. 本実施形態に関する漏水診断装置の動作を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating operation | movement of the water leak diagnostic apparatus regarding this embodiment. 本実施形態に関する夜間最小流量のデータ分析例を示す図。The figure which shows the data analysis example of the night minimum flow volume regarding this embodiment. 本実施形態に関する夜間最小流量の配水ブロック毎のデータ分析例を示す図。The figure which shows the example of a data analysis for every water distribution block of the night minimum flow volume regarding this embodiment. 第２の実施形態に関するシステムの構成を説明するための図。The figure for demonstrating the structure of the system regarding 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０…データ管理端末、１１…コンピュータ、１２…監視データベース（ＤＢ）、
１３…夜間最小流量収集部、１４…圧力データ収集部、１５…漏水係数演算部、
１６…漏水分布表示部、１７…漏水推定部、１８…管路情報抽出部、
１９…管路情報データベース、２０…静水圧計算部、２１…水使用データベース、
２２…全需要量及び漏水量計算部（漏水量計算部）、２３…管網解析部、３０…配水池、
３１…流量計、３２…圧力計、３４-1〜３４-16…管路。 10 ... Data management terminal, 11 ... Computer, 12 ... Monitoring database (DB),
13 ... Night minimum flow rate collection unit, 14 ... Pressure data collection unit, 15 ... Water leakage coefficient calculation unit,
16 ... Water leakage distribution display unit, 17 ... Water leakage estimation unit, 18 ... Pipe line information extraction unit,
19 ... Pipe line information database, 20 ... Hydrostatic pressure calculation part, 21 ... Water use database,
22 ... Total demand and leakage amount calculation unit (leakage amount calculation unit), 23 ... Pipe network analysis unit, 30 ... Distribution reservoir,
31 ... Flow meter, 32 ... Pressure gauge, 34-1 to 34-16 ... Pipe line.

Claims

浄水を供給するための配水管路網を複数の配水ブロックに分割して管理する配水管理システムに適用する配水管路の漏水診断装置であって、
前記配水ブロックに流入される浄水の流量を計測する流量計測手段と、
前記流量計測手段から出力される流量データに基づいて、前記配水ブロックの夜間最小流量を算出する最小流量算出手段と、
前記配水ブロックの配水による圧力値を計測する圧力計測手段と、
前記最小流量算出手段により算出された夜間最小流量を配水管路の漏水量とした場合に、当該漏水量および前記圧力計測手段により計測された圧力値に基づいて、圧力値と漏水量との関係式を構築し、漏水係数を生成する漏水係数演算手段と、
前記配水ブロックを複数のエリアに分割して、当該各エリア毎に、前記配水管路の少なくとも埋設位置を含む管路情報を取得する管路情報取得手段と、
前記圧力値及び前記管路情報を使用して、前記各エリア毎の静水圧値を計算する静水圧計算手段と、
前記圧力値と漏水量との関係式、前記静水圧値及び前記漏水係数を使用して、前記各エリア毎の漏水量を算出する漏水量算出手段と
を具備したことを特徴とする漏水診断装置。 A water leakage diagnosis device for a water distribution pipe applied to a water distribution management system for dividing and managing a water distribution pipe network for supplying purified water into a plurality of water distribution blocks,
Flow rate measuring means for measuring the flow rate of purified water flowing into the water distribution block;
Based on flow rate data output from the flow rate measuring means, a minimum flow rate calculating means for calculating a nighttime minimum flow rate of the water distribution block;
Pressure measuring means for measuring a pressure value due to water distribution of the water distribution block;
When the nighttime minimum flow rate calculated by the minimum flow rate calculation means is the water leakage amount of the distribution pipe, the relationship between the pressure value and the water leakage amount based on the water leakage amount and the pressure value measured by the pressure measurement means A leak coefficient calculation means for constructing an equation and generating a leak coefficient,
Dividing the water distribution block into a plurality of areas, and for each area, pipe information acquisition means for acquiring pipe information including at least the buried position of the water distribution pipe,
Hydrostatic pressure calculation means for calculating a hydrostatic pressure value for each area using the pressure value and the pipeline information;
A water leakage diagnosis device comprising: a water leakage amount calculating means for calculating a water leakage amount for each area using the relational expression between the pressure value and the water leakage amount, the hydrostatic pressure value and the water leakage coefficient. .

料金水量、分水量、メータ不感水量、局事業用水量、調定減額水量などの水使用情報に基づいて、配水ブロックの全需要量や漏水量を計算する計算手段と、
前記最小流量算出手段により算出された夜間最小流量に基づいて、夜間最小流量時間帯の夜間水使用量を推定する手段とを有し、
前記漏水係数演算手段は、前記夜間最小流量から前記夜間水使用量を減算した量を漏水量として、前記漏水係数を算出することを特徴とする請求項１に記載の漏水診断装置。 A calculation means for calculating the total demand amount and leakage amount of the distribution block based on water usage information such as toll water amount, water diversion amount, meter insensitive water amount, water amount for local business use, water amount for settlement,
Means for estimating the nighttime water usage during the nighttime minimum flow rate period based on the nighttime minimum flow rate calculated by the minimum flow rate calculation means;
2. The water leakage diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the water leakage coefficient calculating unit calculates the water leakage coefficient using a quantity obtained by subtracting the nighttime water usage from the nighttime minimum flow rate as a water leakage quantity.

前記管路情報取得手段は、前記漏水係数演算手段からの漏水係数の変化量及び管路情報に基づいて、前記漏水係数が変化した要因となる管路情報を抽出することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の漏水診断装置。 The pipe line information obtaining unit extracts pipe line information that causes a change in the water leakage coefficient based on a change amount of the water leakage coefficient and the pipe line information from the water leakage coefficient calculating unit. The water leakage diagnosis apparatus according to any one of claims 1 and 2.

前記管路情報は、前記エリアとして地図データ上のメッシュに対応し、当該メッシュ毎の埋設位置、埋設年数、材質、口径、管路延長、給水栓数などの情報を含み、データベースとして蓄積されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の漏水診断装置。 The pipe line information corresponds to the mesh on the map data as the area, and includes information such as the burying position, the burying year, the material, the diameter, the pipe line extension, the number of hydrants for each mesh, and is stored as a database. The water leakage diagnosis apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the water leakage diagnosis apparatus is provided.

前記管路情報抽出手段で抽出された管路情報及び前記静水圧計算手段により算出される静水圧値であるメッシュ毎の代表圧力値に基づいて、抽出された管路情報変化の要因である管路延長や個数を度数とした分布を漏水構成比として各メッシュに比率を割当て、前記代表圧力値から計算される漏水量と、配水ブロック全体の漏水量との差が最小となるように、漏水構成比率を算出する漏水構成比演算手段を有することを特徴とする請求項４に記載の漏水診断装置。 Based on the pipe line information extracted by the pipe line information extracting means and the representative pressure value for each mesh that is the hydrostatic pressure value calculated by the hydrostatic pressure calculating means, the pipe that is the factor of the extracted pipe information change Assign a ratio to each mesh with the distribution of the length of the road and the number of frequencies as the water leakage composition ratio so that the difference between the water leakage calculated from the representative pressure value and the water leakage of the entire distribution block is minimized. 5. The water leakage diagnosis apparatus according to claim 4, further comprising a water leakage composition ratio calculating means for calculating a component ratio.

前記漏水構成比演算手段で得られる漏水構成比、前記漏水係数演算手段で得られる漏水係数、及び静水圧演算手段で算出されるメッシュ毎の代表圧力値に基づいて計算される漏水量の推定分布を、前記地図データ上に表示する漏水分布表示手段を有することを特徴とする請求項５に記載の漏水診断装置。 Estimated distribution of water leakage calculated based on the water leakage composition ratio obtained by the water leakage composition ratio calculating means, the water leakage coefficient obtained by the water leakage coefficient calculating means, and the representative pressure value for each mesh calculated by the hydrostatic pressure calculating means. The water leakage diagnosis apparatus according to claim 5, further comprising a water leakage distribution display means for displaying the information on the map data.

前記配水ブロックの各節点の有効水圧と、配水ブロック全体の漏水量から導出した漏水係数に基づいて、各節点の漏水量を推定し、需要パターンに応じてブロック全体の漏水量を推定することによって、夜間の水使用量を特定する管網解析を行なう管網解析手段を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の漏水診断装置。 Based on the effective water pressure at each node of the distribution block and the leakage coefficient derived from the leakage amount of the entire distribution block, the leakage amount of each node is estimated, and the leakage amount of the entire block is estimated according to the demand pattern The water leakage diagnosis apparatus according to claim 1, further comprising a pipe network analysis unit that performs pipe network analysis for specifying a night-time water use amount.

前記管網解析手段は、前記配水ブロックでの末端圧力一定制御時の管網解析計算を実行し、配水ブロックの全漏水量に基づいて末端圧力制御導入時の漏水量削減効果を評価することを特徴とする請求項７に記載の漏水診断装置。 The pipe network analysis means executes pipe network analysis calculation at the time of constant control of the end pressure in the water distribution block, and evaluates the leakage amount reduction effect at the time of introducing the end pressure control based on the total water leak amount of the water distribution block. 8. The water leakage diagnosis apparatus according to claim 7,

前記最小流量算出手段は、配水ブロックの流入流量データを、所定のデータ周期で取得して夜間の最小流量として抽出する夜間最小流量抽出手段を含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の漏水診断装置。 The said minimum flow rate calculation means contains the night minimum flow rate extraction means which acquires the inflow flow rate data of a distribution block with a predetermined data period, and extracts it as the minimum flow rate at night. The water leakage diagnostic apparatus according to any one of the above.

前記配水ブロックから漏水診断に必要なデータを無線通信を利用して自動的に収集する自動検針システムを含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の漏水診断装置。 The water leakage diagnosis apparatus according to any one of claims 1 to 9, further comprising an automatic meter reading system that automatically collects data necessary for water leakage diagnosis from the water distribution block using wireless communication. .

浄水を供給するための配水管路網を複数の配水ブロックに分割して管理する配水管理システムに適用する配水管路の漏水診断方法であって、
前記配水ブロックに流入される浄水の流量を計測する処理と、
前記流量計測手段から出力される流量データに基づいて、前記配水ブロックの夜間最小流量を算出する処理と、
前記配水ブロックの配水による圧力値を計測する処理と、
前記最小流量算出手段により算出された夜間最小流量を配水管路の漏水量とした場合に、当該漏水量および前記圧力計測手段により計測された圧力値に基づいて、圧力値と漏水量との関係式を構築し、漏水係数を生成する処理と、
前記配水ブロックを複数のエリアに分割して、当該各エリア毎に、前記配水管路の少なくとも埋設位置を含む管路情報を取得する処理と、
前記圧力値及び前記管路情報を使用して、前記各エリア毎の静水圧値を計算する処理と、
前記圧力値と漏水量との関係式、前記静水圧値及び前記漏水係数を使用して、前記各エリア毎の漏水量を算出する処理と
を有する手順を実行することを特徴とする漏水診断方法。 A water leakage diagnosis method for water distribution pipes applied to a water distribution management system for dividing and managing a water distribution pipe network for supplying purified water into a plurality of water distribution blocks,
Processing to measure the flow rate of purified water flowing into the water distribution block;
Based on the flow rate data output from the flow rate measuring means, a process for calculating the nighttime minimum flow rate of the water distribution block,
A process for measuring a pressure value due to water distribution of the water distribution block;
When the nighttime minimum flow rate calculated by the minimum flow rate calculation means is the water leakage amount of the distribution pipe, the relationship between the pressure value and the water leakage amount based on the water leakage amount and the pressure value measured by the pressure measurement means A process of constructing an equation and generating a leak coefficient,
A process of dividing the water distribution block into a plurality of areas and acquiring pipe line information including at least the buried position of the water pipe for each area;
Using the pressure value and the pipeline information, a process for calculating a hydrostatic pressure value for each area;
A leakage diagnosis method characterized by executing a procedure including a process of calculating a leakage amount for each area using the relational expression between the pressure value and the leakage amount, the hydrostatic pressure value, and the leakage coefficient. .