下水道の不明水検出方法及び装置
【課題】
無線式ＩＣタグを活用し、流速または水位を計測し、低コストかつ検出手段の劣化の少ない不明水の検出システムを提供することにある。
【解決手段】
下水道管路１の内壁に設置した複数の無線式ＩＣタグ２と、無線式ＩＣタグ２の設置位置及び設置間隔のデータを保存するＩＣタグデータベースと、下水道管路１内を流下する無線式ＩＣタグリーダ３と、無線式ＩＣタグリーダ３に無線式ＩＣタグ２との通信時刻、又は無線式ＩＣタグ２の通信時に第１の無線式ＩＣタグ２との通信からの経過時間を記録できる記憶部を備えた。
無線式ＩＣタグを活用し、流速または水位を計測し、低コストかつ検出手段の劣化の少ない不明水の検出システムを提供することにある。
【解決手段】
下水道管路１の内壁に設置した複数の無線式ＩＣタグ２と、無線式ＩＣタグ２の設置位置及び設置間隔のデータを保存するＩＣタグデータベースと、下水道管路１内を流下する無線式ＩＣタグリーダ３と、無線式ＩＣタグリーダ３に無線式ＩＣタグ２との通信時刻、又は無線式ＩＣタグ２の通信時に第１の無線式ＩＣタグ２との通信からの経過時間を記録できる記憶部を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水道管路に流入する不明水を検出するために、下水道管路内の流速や水位の情報から流量を推定する下水道の不明水検出方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道管路施設では、下水以外の雨水や地下水が流入することがあり、この流入水が不明水と呼ばれている。不明水を処理する費用は、回収できないため、下水の処理コストが増加することになる。また、不明水の流量が増加する分、処理不良や処理能力不足になる恐れもあった。
【０００３】
これまでにも不明水を検出するための方法が提案されているが、検出するためには下水の流量を計測し、下水の収支を把握することが必要となる。下水道管路内の流量を計測する手段として、例えば〔特許文献１〕に記載のものがある。
【０００４】
又、下水道管路に無線式ＩＣタグを設置した例として、例えば〔特許文献２〕に記載のものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１９３８５８号公報
【特許文献２】特開２００６−１０５８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
下水道管路内の流量を計測する手段の一例として〔特許文献１〕に記載のような電磁流量計があるが、流量計は管路の一部に流量計測のために付加されているもので、流量計を設置するための管路改修などの工事が必要であり、管路は容易に着脱できないので、設置コストが高くなる恐れがあった。また、検出部に電力を供給するための電気工事が必要となり、設置コストが増加する恐れもある。また、流量計は、常時下水にさらされるため、検出部が劣化する恐れがある。
【０００７】
無線式ＩＣタグは設置コストを削減できるが、〔特許文献２〕に記載のような無線式
ＩＣタグの活用方法では管路内の流量，流速，水位などを計測できないという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、無線式ＩＣタグを活用し流速または水位を計測し、低コストかつ検出手段の劣化の少ない下水道の不明水検出方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、下水道管路の内壁に設置した複数の無線式ＩＣタグと、前記無線式ＩＣタグの設置位置及び設置間隔のデータを保存するＩＣタグデータベースと、前記下水道管路内を流下する無線式ＩＣタグリーダと、前記無線式ＩＣタグリーダに前記無線式ＩＣタグとの通信時刻、または第１の無線式ＩＣタグとの通信からの経過時間を記録できる記憶部を備え、流速を検出するものである。
【００１０】
また、下水道管路の内壁の半径５０cm以内に設置した等しい通信周波数帯で通信距離が異なる複数の無線式ＩＣタグと、前記下水道管路内を流下する無線式ＩＣタグリーダに前記無線式ＩＣタグとの通信情報を保存する記憶部を備え、水位を検出するものである。
【００１１】
また、下水道管路の内壁に無線式ＩＣタグを設置し、前記下水道管路内を自然流下する無線式ＩＣタグリーダに少なくとも２つ以上の通信距離の異なるアンテナを備え、水位を検出するものである。
【００１２】
また、下水道管路の内壁の円周状に複数設置した防水加工を施した無線式ＩＣタグと、前記下水道管路内を流下する無線式ＩＣタグリーダと、前記無線式ＩＣタグの設置位置データを保存したデータベースを備え、水位を検出するものである。
【００１３】
なお、上記のいずれか一つの無線式ＩＣタグリーダにおいて、防水加工を施し、無線式ＩＣタグとの通信用のアンテナを上面に設置し、水に浮かせた場合に前記アンテナが水面よりも上になるように浮力を調整するものである。
【００１４】
上記のいずれか一つの無線式ＩＣタグリーダにおいて、無線式ＩＣタグと通信したときに、下水を採水する機能または下水のｐＨ，濁度，色度，水温，有機物濃度の内少なくとも一つ以上を計測するものである。
【００１５】
又、上記のいずれか一つの無線式ＩＣタグリーダに、距離を計測するための距離計測手段を具備し、前記無線式ＩＣタグリーダが前記無線式ＩＣタグと通信したときに、前記距離計測手段が前記下水道管路の内壁と前記無線式ＩＣタグリーダとの距離を計測するものである。
【００１６】
下水道管路の内壁に設置した複数の無線式ＩＣタグライタと、前記無線式ＩＣタグライタの設置位置及び設置間隔のデータを保存するＩＣタグライタデータベースと、前記下水道管路内を浮上し、流下する無線式ＩＣタグと、前記無線式ＩＣタグに前記無線式ＩＣタグライタとの通信時刻を記録できる記憶部を備え、流速を検出するものである。
【００１７】
下水道管路の内壁に設置した複数の無線式ＩＣタグリーダと、前記無線式ＩＣタグリーダの設置位置及び設置間隔のデータを保存するＩＣタグリーダデータベースと、前記下水道管路内を浮上し、流下する無線式ＩＣタグと、前記無線式ＩＣタグリーダに前記無線式ＩＣタグとの通信時刻を記録できる記憶部を備え、流速を検出するものである。また、無線式ＩＣタグリーダの通信情報を通信するための通信手段を設けたものである。
【００１８】
上記の少なくとも１つの不明水検出システムにおいて、下水道管路の流域の降雨量のデータベースを備え、降雨量と流速または水位の関係を把握できるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、無線式ＩＣタグや無線式ＩＣタグリーダを流下させることで、流速や水位を計測でき、不明水の有無を判定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施例１から実施例８を図面により用いて説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本実施例における不明水の検出システムを示す図である。地中に埋設された塩ビ管やヒューム管などからなる下水道管路１内には下水が流れている。一般に、下水道管路１内の流量が増加すると流速が増加する。このため、不明水が流入し流量が増加すると、流速が増加することになる。
【００２２】
下水道管路１の内壁には、無線式ＩＣタグ２が設置されている。無線式ＩＣタグ２は、少なくともＩＣチップなどを含んだ回路部とアンテナ部で構成されている。無線式ＩＣタグ２の表面には防水加工が施され、下水道管路１内で劣化しにくい構造となっている。無線式ＩＣタグ２は、下水道管路１の内壁上部に距離を隔てて複数設置されている。なお、無線式ＩＣタグ２の下水道管路１への設置を、マンホール（図示せず）から下水道管路１内に入って行うことで、既設の下水道管路１へも容易に設置できる。
【００２３】
無線式ＩＣタグリーダ３は、少なくとも無線式ＩＣタグ２と通信するためのアンテナと、ＣＰＵやメモリーを含む回路部と、電源部から構成されている。無線式ＩＣタグリーダ３は、防水加工が施され、下水に浮遊する。喫水線よりも上部にアンテナ部が設置されており、無線式ＩＣタグ２と通信できるようになっている。
【００２４】
浮力を調整するために、プラスチック等からできている浮力調整部（図示せず）が設けられている。また、重量の重い電源部を下部に配置することで、転覆した場合でも容易にアンテナ部が上部になるように復帰できる構造となっている。無線式ＩＣタグリーダ３は、下水の流れに従い流下し、流下するに従い、上流側の無線式ＩＣタグ２−１から下流側の無線式ＩＣタグ２−２，無線式ＩＣタグ２−３と順次通信する。
【００２５】
無線式ＩＣタグリーダ３は、無線式ＩＣタグ２と通信を行うことにより、予め無線式
ＩＣタグ２に書き込まれたタグを特定するための情報と、通信した時刻または無線式ＩＣタグ２−２，２−３を通過時に無線式ＩＣタグ２−１と通信してからの経過時間を無線式ＩＣタグリーダ３に蓄積する。なお、蓄積されたデータは電源部の電力を消費した後も保存できる不揮発性メモリーに記憶されている。
【００２６】
無線式ＩＣタグリーダ３は、図示していないが、下水道管路１の下流に設けられているポンプ場や下水処理場で回収される。また、下水道管路１に回収機構を設けて回収しても良い。無線式ＩＣタグリーダ３は、回収後に蓄積されたデータがコンピュータなどで構成されるデータ解析手段（図示せず）に取り込まれる。
【００２７】
データ解析手段は、無線式ＩＣタグ２−１〜無線式ＩＣタグ２−３の設置位置や設置間隔、さらには設置した下水道管路１などのデータを保存するＩＣタグデータベース（図示せず）から情報を入手できる。
【００２８】
以下に、データ解析手段による不明水検出方法について説明する。データ解析手段は、無線式ＩＣタグリーダ３に蓄積されたデータから無線式ＩＣタグを特定し、その無線式
ＩＣタグを通過した時刻を入手する。
【００２９】
一例として、無線式ＩＣタグ２−１の通過時刻が９時１０分、無線式ＩＣタグ２−２の通過時刻が９時２０分、無線式ＩＣタグ２−３の通過時刻が９時４０分とする。
【００３０】
データ解析手段は、ＩＣタグデータベースから無線式ＩＣタグ２−１と無線式ＩＣタグ２−２、並びに無線式ＩＣタグ２−２と無線式ＩＣタグ２−３との設置距離のデータを入手する。一例として、前者を１００ｍ、後者を３００ｍとする。
【００３１】
これらの情報を元に、データ解析手段は、無線式ＩＣタグ２−１と無線式ＩＣタグ２−２の間の流速を１０ｍ／min 、無線式ＩＣタグ２−２と無線式ＩＣタグ２−３の間の流速を１５ｍ／min と算出する。今回の流速の算出には通過時刻を用いたが、無線式ＩＣタグ２−１の通過からの経過時間のデータを用いてもよい。
【００３２】
次に、データ解析手段は、不明水の有無の判定を行う。データ解析手段は、流速の計測結果を蓄積し、流速が平均値に対し約１.５ 倍増加したときに、その区間に不明水の流入があると判定する。なお、無線式ＩＣタグ２は固定されており、距離の変化はないため、無線式ＩＣタグ２を通過する時刻の差である時間が流速に比例する。このため、この通過時間データを蓄積し、時間が約２／３に短縮されたときに、不明水の流入があったと判定しても良い。
【００３３】
また、データ解析手段は、下水道管路１の流域の降雨量のデータベースから、降雨量のデータを入力し、降雨データと流速の関係から不明水の有無を判定する。
【００３４】
判定方法の一例を以下に説明する。データ解析手段は、降雨のデータを入力すると、図８に示すように、降雨量と流速の関係をプロットする。その結果が、図８に示すように、降雨量に対して流速が増加する傾向がある場合に、例えば直線近似し、近似した直線の傾きと基準値を比較する。基準値は２が適切であり、基準値と超えた場合、その区間に不明水の流入があると判定する。
【００３５】
なお、下水道管路１に新たな管路が増設された結果、流速が増加した場合には不明水と判定しないようにする。
【００３６】
また、無線式ＩＣタグ２は、無線式ＩＣタグリーダ３のアンテナから出力された電波や磁界を受けて交流することでデータを返送することできる。このため、電源が不要となり設置時に電源工事が不要となり工事費用を削減できる。
【００３７】
本実施例によれば、安価で電源の不要な無線式ＩＣタグを下水道管路に設置することで、流速を計測でき、低コストに不明水を検出できる。また、不明水検出のための流速の計測は常時行う必要がないため、無線式ＩＣタグリーダ３を回収後、下水道管路１内でなく、別の場所に保管できる。本実施例では流速検出の必要に応じて、無線式ＩＣタグリーダ３を下水道管路１内に投入すれば良く検出手段の劣化を抑制できる。
【実施例２】
【００３８】
図２は本発明の実施例２を示す図である。下水道管路１の内壁には無線式ＩＣタグ４が設置されている。無線式ＩＣタグ４は、少なくともＩＣチップなどを含んだ回路部とアンテナ部で構成されている。無線式ＩＣタグ４の表面には防水加工が施され、防水加工の塗装の厚みによって、アンテナ部の通信距離が変化させてある。無線式ＩＣタグ４−１が最も通信距離が長く、無線式ＩＣタグ４−２，無線式ＩＣタグ４−３の順で通信距離が短くなる。
【００３９】
無線式ＩＣタグリーダ３は、実施例１と同様に構成されているが、本実施例の無線式
ＩＣタグリーダ３は、無線式ＩＣタグ４との通信時刻や経過時間を保存する記憶部がなくてもよい。無線式ＩＣタグリーダ３は、図示していないが、実施例１と同様に下水道管路１の下流で回収され、データがコンピュータなどで構成されるデータ解析手段(図示せず)に取り込まれる。データ解析手段は、無線式ＩＣタグ４−１〜４−３の設置位置や通信できる距離情報を入手でき、さらには設置した下水道管路１の直径などのデータを保存するＩＣタグデータベース（図示せず）から情報を入手できる。
【００４０】
本実施例のデータ解析手段による不明水検出方法について説明する。
【００４１】
データ解析手段は、無線式ＩＣタグリーダ３に蓄積されたデータから通信データのある無線式ＩＣタグ４を抽出し、その無線式ＩＣタグ４の通信距離の情報を入手する。
【００４２】
データ解析手段は、ＩＣタグデータベースから無線式ＩＣタグ４の設置位置から底面までの距離の情報を入手する。無線式ＩＣタグ４を上部に設置してある場合は下水道管路１の直径でも良い。
【００４３】
これらの情報を元に、データ解析手段は、下水道管路１の水位を算出する。以下に水位の算出方法を述べる。データ解析手段は、無線式ＩＣタグ４−１〜４−３全てとの通信データがない場合は、水位を図２中のＤの範囲と設定する。無線式ＩＣタグ４−１との通信データだけがある場合は、水位をＣの範囲、無線式ＩＣタグ４−１，４−２の通信データがある場合は、水位をＢの範囲、無線機ＩＣタグ４−１〜４−３全てとの通信データがある場合は、水位をＡの範囲と判定する。
【００４４】
データ解析手段は、上述したようにしてＡ〜Ｄの水位の範囲を求める。無線式ＩＣタグ４の設置位置から底面までの距離をＥとし、無線式ＩＣタグ４−１の通信距離をｌ１、無線式ＩＣタグ４−２の通信距離をｌ２、無線式ＩＣタグ４−３の通信距離をｌ３とする。Ｄの範囲の水位は０から（Ｅ−ｌ１）の間、Ｃの範囲の水位は（Ｅ−ｌ１）から（Ｅ−
ｌ２）の間、Ｂの範囲の水位は（Ｅ−ｌ２）から（Ｅ−ｌ３）の間、Ａの範囲の水位は
（Ｅ−ｌ３）からＥの間となる。
【００４５】
次に、データ解析手段は、不明水の有無の判定を行う。データ解析手段は、水位の計測結果を蓄積し、水位が平均値に対し、少なくとも２段階以上増加したときに、無線式ＩＣタグ４の上流側に不明水の流入があると判定する。なお、無線式ＩＣタグ２は固定されており、設置位置から底面までの距離は変化しないため、無線式ＩＣタグ４の通信個数が増加した場合に、不明水の流入があると判定しても良い。
【００４６】
また、データ解析手段は、下水道管路１の流域の降雨量のデータベースから、降雨量のデータを入力して、降雨データと流速の関係から不明水の有無を判定する。
【００４７】
判定方法の一例を以下に示す。データ解析手段は、降雨のデータを入力すると、図８に示すように降雨量と流速の関係をプロットする。その結果が、図８に示すように降雨量に対して流速が増加する傾向がある場合に、例えば直線近似して、近似した直線の傾きと基準値を比較する。基準値は２が適切であり、基準値と超えた場合、無線式ＩＣタグを設置した上流に不明水の流入があると判定する。
【００４８】
なお、下水道管路１に新たな管路が増設された結果として水位が増加した場合には不明水と判定しないようにしている。
【００４９】
また、本実施例による水位範囲の検出と、実施例１による流速の算出の両方を行うことで、下水道管路１の下水量を算出でき、直接不明水量を推定できる。
【００５０】
本発明によれば、安価で電源の不要な無線式ＩＣタグを下水道管路に設置することで、水位を計測でき、低コストに不明水を検出できる。また、不明水検出のための水位の計測は常時行う必要がないため、無線式ＩＣタグリーダ３を回収後、下水道管路１内でない場所に保管できる。本実施例では、水位検出の必要に応じて、無線式ＩＣタグリーダ３を下水道管路１内に投入すれば良く検出手段の劣化を抑制できる。
【実施例３】
【００５１】
図３は本発明の実施例３を示す図である。本実施例では、実施例２とは水位の計測方法が異なる。下水道管路１の内壁には無線式ＩＣタグ２が設置されている。無線式ＩＣタグ２の構成は実施例１と同様である。
【００５２】
無線式ＩＣタグリーダ３３は、実施例２の無線式ＩＣタグリーダ３と同様の構成であるが、通信距離の異なる通信用アンテナ５が複数設置されており、通信用アンテナ毎に無線式ＩＣタグ２との通信記録を保存する。本実施例では通信用アンテナ５−１〜５−３の３種類ある場合を例に説明する。
【００５３】
無線式ＩＣタグリーダ３３は、図示していないが、実施例２と同様に下水道管路１の下流で回収され、データがコンピュータなどで構成されるデータ解析手段（図示せず）に取り込まれる。データ解析手段は、通信用アンテナ５−１〜５−３の通信できる距離、さらには設置した下水道管路１の直径などのデータを保存するＩＣタグデータベース（図示せず）から情報を入手できる。
【００５４】
本実施例のデータ解析手段による水位の算出方法を述べる。データ解析手段は、無線式ＩＣタグリーダ３３に蓄積されたデータから、通信データのある通信用アンテナ５を抽出し、その通信用アンテナ５の通信距離の情報を入手する。なお、通信用アンテナ５の通信距離は、無線式ＩＣタグリーダ３３の喫水線からの距離とするとよい。通信用アンテナ５−１の通信距離をγ、通信用アンテナ５−２の通信距離をβ、通信用アンテナ５−３の通信距離をαとする。
【００５５】
データ解析手段は、ＩＣタグデータベースから無線式ＩＣタグ２の設置位置から底面までの距離の情報を入手する。無線式ＩＣタグ２を上部に設置してある場合は下水道管路１の直径でも良い。本実施例では無線式ＩＣタグ２の設置位置から底面までの距離をＥとする。
【００５６】
データ解析手段は、通信用アンテナ５−１〜５−３全ての通信データがない場合の水位は０から（Ｅ−α）の間、通信用アンテナ５−１の通信データだけがある場合の水位は、（Ｅ−α）から（Ｅ−β）の間、通信用アンテナ５−１，５−２の通信データがある場合の水位は、（Ｅ−β）から（Ｅ−γ）の間、通信用アンテナ５−１〜５−３全ての通信データがある場合の水位は、（Ｅ−α）からＥの間と判定する。データ解析手段による不明水の有無の判定方法は実施例２と同様である。
【００５７】
本実施例によれば、安価で電源の不要な無線式ＩＣタグを下水道管路に設置することで、水位を計測でき、低コストに不明水を検出できる。また、不明水検出のための水位の計測は常時行う必要がないため、無線式ＩＣタグリーダ３３を回収後、下水道管路１内でない場所に保管できる。本発明では水位検出の必要に応じて、無線式ＩＣタグリーダ３３を下水道管路１内に投入すれば良く検出手段の劣化を抑制できる。
【実施例４】
【００５８】
図４は本発明の実施例４を示す図である。本実施例では、実施例２，実施例３とは水位の計測方法が異なる。下水道管路１の内壁の円周状に無線式ＩＣタグ６が複数設置されている。無線式ＩＣタグ６の構成は実施例１と同様である。無線式ＩＣタグリーダ３は、実施例２と同じ構成で、水位がほぼ０の状態では無線式ＩＣタグ６−１〜６−４の全てと通信でき、そのデータを保存できる。無線式ＩＣタグリーダ３のアンテナ部が上部にあり、水位が上がり、無線式ＩＣタグ６が水没すると、無線式ＩＣタグリーダ３より下方に位置するようになった無線式ＩＣタグ６とは通信ができなくなる。例えば、図４の水位では無線式ＩＣタグ６−４とは通信できない状態にある。
【００５９】
無線式ＩＣタグリーダ３は、図示していないが、実施例１と同様に下水道管路１の下流で回収され、データがコンピュータなどで構成されるデータ解析手段（図示せず）に取り込まれる。データ解析手段は、無線式ＩＣタグ６−１〜無線式ＩＣタグ６−４の設置位置や下水道管路１の底部からの高さなどのデータを保存するＩＣタグデータベース（図示せず）から情報を入手できる。
【００６０】
以下に、本実施例のデータ解析手段による水位の算出方法を述べる。データ解析手段は、無線式ＩＣタグリーダ３に蓄積されたデータから通信データのある無線式ＩＣタグ６を抽出する。
【００６１】
データ解析手段は、ＩＣタグデータベースから無線式ＩＣタグ６の設置位置から底面までの距離の情報を入手する。無線式ＩＣタグ６−１は頂部に設置してあるため、下水道管路１の直径に相当する。無線式ＩＣタグ６−２の底部からの距離はａ、無線式ＩＣタグ６−３はｂ、無線式ＩＣタグ６−４はｃとする。
【００６２】
データ解析手段は、無線式ＩＣタグ６−１〜６−４全ての通信データがある場合の水位は０からｃの間、無線式ＩＣタグ６−１から６−３の通信データがある場合の水位は、ｃからｂの間、無線式ＩＣタグ６−１から６−２の通信データがある場合の水位はｂからａの間、無線式ＩＣタグ６−１の通信データだけがある場合は、ａから満水の間、全ての通信データがない場合は満水と判定する。データ解析手段による不明水の有無の判定方法は実施例２，実施例３と同様である。
【００６３】
本実施例によれば、安価で電源の不要な無線式ＩＣタグを下水道管路に設置することで、水位を計測でき、低コストに不明水を検出できる。さらに、水位検出の必要に応じて、無線式ＩＣタグリーダ３を下水道管路１内に投入すれば良く検出手段の劣化を抑制できる。
【実施例５】
【００６４】
図５に本発明の実施例５の無線式ＩＣタグリーダ３３３を示す。実施例１から実施例４の無線式ＩＣタグリーダとの違いは、喫水線より下に水質センサ７を設けたことにある。水質センサ７はｐＨ，濁度，色度，水温，有機物濃度の少なくとも１つを計測できる。無線式ＩＣタグリーダ３３３は、図示していない無線式ＩＣタグと通信した時の下水の水質を水質センサ７で計測し、その値を保存できる。
【００６５】
無線式ＩＣタグリーダ３３３は、図示していないが、実施例１と同様に下水道管路１の下流で回収され、データがコンピュータなどで構成されるデータ解析手段（図示せず）に取り込まれる。また、水質センサ７の代わりに採水機構を設けても良く、無線式ＩＣタグとの通信時の下水を採水する。無線式ＩＣタグリーダ３３３の回収時に採水された下水の水質が分析されるようにしても良い。
【００６６】
データ解析手段による不明水の検出方法について説明する。不明水は、地下水や降雨などが考えられるため、下水とは水質が異なる。本実施例では、水質が異なる点に着目し、水質が大きく変わった場合に、その地点の上流側に不明水の流入が有ると判定する。例えば、濁度を用いた場合、下水の濁度は１００度以上に対し、地下水は１度以下である。このため、不明水が流入すると濁度が低下する。濁度が５０％に低下したときにその上流側に不明水の流入があると判定できる。本実施例は実施例１から実施例４と併用できるため、併用することで不明水の検出感度を向上できる。
【００６７】
本実施例によれば、無線式ＩＣタグを設置した任意の下水道管路の水質を把握でき低コストに不明水を検出できる。また、水質計測の必要に応じて、無線式ＩＣタグリーダ333を下水道管路内に投入すれば良く検出手段の劣化を抑制できる。
【実施例６】
【００６８】
図６に本発明の実施例６の無線式ＩＣタグリーダ１１−１を示す。実施例１から実施例５の無線式ＩＣタグリーダとの違いは、無線式ＩＣタグ１１−１の喫水線より上に通信用アンテナ１１−２と距離計測手段１１−３を設けたことにある。距離計測手段１１−３は超音波センサなどからなる。
【００６９】
無線式ＩＣタグリーダ１１−１は、下水道管路１の内壁に設置した無線式ＩＣタグ１１−４と通信し、その通信データを保存するとともに、距離計測手段１１−３によって、無線式ＩＣタグリーダ１１−１と下水道管路１の内壁との距離を計測し、そのデータを保存する。無線式ＩＣタグリーダ１１−１は、図示していないが、下水道管路１の下流で回収され、データがコンピュータなどで構成されるデータ解析手段（図示せず）に取り込まれる。データ解析手段は、無線式ＩＣタグ１１−４の設置位置や下水道管路１の底部からの高さなどのデータを保存するＩＣタグデータベース（図示せず）から情報を入手する。
【００７０】
データ解析手段による不明水の検出方法について説明する。データ解析手段は、無線式ＩＣタグリーダ１１−１に蓄積されたデータから、通信データのある無線式ＩＣタグ１１−４を設置した下水道管路１の底部からの高さの情報を、ＩＣタグデータベースから入手する。データ解析手段は、下水道管路１の底部からの高さから、無線式ＩＣタグ１１−４と通信したときの下水道管路１の内壁とＩＣタグリーダ１１−１との距離を差し引く。差し引いた値は下水道管路１の水位と見なすことができる。
【００７１】
データ解析手段は、不明水の有無の判定を行う。データ解析手段は上述の水位の計測結果を蓄積し、水位が平均値に対し、少なくとも１.５ 以上増加したときに、無線式ＩＣタグ１１−４の上流側に不明水の流入があると判定する。本実施例による水位と、実施例１による流速の算出を同時に行うことで、下水道管路１の下水量を算出でき、直接不明水量を推定できる。
【００７２】
本実施例によれば、無線式ＩＣタグを設置した任意の下水道管路の水位を把握でき低コストに不明水を検出できる。また、水質計測の必要に応じて、無線式ＩＣタグリーダ１１−４を下水道管路内に投入すれば良く検出手段の劣化を抑制できる。
【実施例７】
【００７３】
図７に本発明の実施例７における不明水の検出システムを示す。地中に埋設された塩ビ管やヒューム管などからなる下水道管路１内には下水が流れている。下水道管路１の内壁には無線式ＩＣタグライタ８が設置されている。無線式ＩＣタグライタ８は少なくとも無線式ＩＣタグ９と通信するためのアンテナと、ＣＰＵやメモリーを含む回路部と、電源部から構成されている。電源部は電池でも、電線から受電しても良い。無線式ＩＣタグライタ８の表面には防水加工が施され、下水道管路１内で劣化しにくい構造となっている。無線式ＩＣタグライタ８は下水道管路１の内壁上部に設置される。
【００７４】
無線式ＩＣタグ９は、少なくともＩＣチップなどを含んだ回路部とアンテナ部で構成されている。表面には防水加工が施され、下水に浮遊し、喫水線よりも上部にアンテナ部が設置され、無線式ＩＣタグライタ８と通信できる。浮力を調整するために、プラスチック等からできている浮力調整部（図示せず）が設置されている。
【００７５】
無線式ＩＣタグ９は、下水の流れに従い流下し、上流側の無線式ＩＣタグライタ８−１から無線式ＩＣタグライタ８−２，８−３と順次通信する。無線式ＩＣタグライタ８は無線式ＩＣタグ９との通信で、無線式ＩＣタグ９に無線式ＩＣタグライタ８を特定するための情報と、通信した時刻の情報を書き込む。無線式ＩＣタグ９は、図示していないが、下水道管路１の下流に設けられているポンプ場や下水処理場で回収される。また、下水道管路１に回収機構を設けて回収しても良い。無線式ＩＣタグ９は回収後に書き込まれたデータがコンピュータなどで構成されるデータ解析手段（図示せず）に取り込まれる。また、データ解析手段は、無線式ＩＣタグライタ８−１〜８−３の設置位置や設置間隔、設置した下水道管路１などのデータを保存するＩＣタグデータベース（図示せず）から情報を入手できる。
【００７６】
以下に、データ解析手段による不明水検出方法について説明する。データ解析手段は、無線式ＩＣタグ９に書き込まれたデータから無線式ＩＣタグライタ８を特定し、通過した時刻を入手する。
【００７７】
データ解析手段は、ＩＣタグデータベースから無線式ＩＣタグライタ８−１と無線式
ＩＣタグライタ８−２、無線式ＩＣタグライタ８−２と無線式ＩＣタグライタ８−３との設置距離のデータを入手する。
【００７８】
これらの情報を元に、データ解析手段は、無線式ＩＣタグライタ８−１と無線式ＩＣタグライタ８−２の間の流速、無線式ＩＣタグライタ８−２と無線式ＩＣタグライタ８−３の間の流速を算出する。データ解析手段による不明水の有無の判定は、実施例１と同様に行われる。
【００７９】
本実施例によれば、安価で電源の不要な無線式ＩＣタグを流下させることで、流速を計測でき、低コストに不明水を検出できる。また、流速検出の必要に応じて、無線式ＩＣタグ９を下水道管路１内に投入すれば良く検出手段の劣化を抑制できる。
【実施例８】
【００８０】
図８に本発明の実施例８における不明水の検出システムを示す。地中に埋設された塩ビ管やヒューム管などからなる下水道管路１内には下水が流れている。下水道管路１の内壁には、無線式ＩＣタグリーダ１０が設置されている。無線式ＩＣタグリーダ１０は、少なくとも無線式ＩＣタグ９と通信するためのアンテナと、ＣＰＵやメモリーを含む回路部と、電源部から構成されている。電源部は電池でも、電線から受電しても良い。表面には防水加工が施され、下水道管路１内で劣化しにくい構造となっている。無線式ＩＣタグリーダ１０は下水道管路１の内壁上部に設置される。
【００８１】
無線式ＩＣタグ９は、少なくともＩＣチップなどを含んだ回路部とアンテナ部で構成されている。表面には防水加工が施され、下水に浮遊し、喫水線よりも上部にアンテナ部が設置され、無線式ＩＣタグリーダ１０と通信できる。浮力を調整するために、プラスチック等からできている浮力調整部（図示せず）が設置される。
【００８２】
無線式ＩＣタグ９は、下水の流れに従い流下し、上流側の無線式ＩＣタグリーダ１０−１から無線式ＩＣタグリーダ１０−２，１０−３と順次通信する。無線式ＩＣタグリーダ１０は、無線式ＩＣタグ９と通信した時刻の情報を保存する。無線式ＩＣタグリーダ１０には、図示していないが、保存した情報を通信できる機能が設けてあり、通信データがコンピュータなどで構成されるデータ解析手段（図示せず）に取り込まれる。また、データ解析手段は、無線式ＩＣタグリーダ１０−１〜１０−３の設置間隔の情報を保存するＩＣタグデータベース（図示せず）から情報を入手できる。本実施例では、実施例６と異なり無線式ＩＣタグ９を回収する必要がない。データ解析手段による流速算出方法は無線式
ＩＣタグリーダ１０の設置間隔と通信時刻の差分による時間から算出する。不明水の有無の判定は実施例７と同様である。
【００８３】
本実施例によれば、安価で電源の不要な無線式ＩＣタグを流下させることで、流速を計測でき、低コストに不明水を検出できる。また、流速検出の必要に応じて、無線式ＩＣタグ９を下水道管路１内に投入すれば良く検出手段の劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施例１である不明水検出システムの検出部を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施例２である不明水検出システムの検出部を示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施例３である不明水検出システムの検出部を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施例４である不明水検出システムの検出部を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施例５である不明水検出システムの検出部の一部を示す正面図である。
【図６】本発明の実施例６である不明水検出システムの検出部を示す横断面図である。
【図７】本発明の実施例７である不明水検出システムの検出部を示す縦断面図である。
【図８】本発明の実施例８である不明水検出システムの検出部を示す縦断面図である。
【図９】流速または水位の検出結果を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１ 下水道管路
２，４，６，９ 無線式ＩＣタグ
３，１０，３３，３３３ 無線式ＩＣタグリーダ
５ 通信用アンテナ
７ 水質センサ
８ 無線式ＩＣタグライタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水道管路に流入する不明水を検出するために、下水道管路内の流速や水位の情報から流量を推定する下水道の不明水検出方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道管路施設では、下水以外の雨水や地下水が流入することがあり、この流入水が不明水と呼ばれている。不明水を処理する費用は、回収できないため、下水の処理コストが増加することになる。また、不明水の流量が増加する分、処理不良や処理能力不足になる恐れもあった。
【０００３】
これまでにも不明水を検出するための方法が提案されているが、検出するためには下水の流量を計測し、下水の収支を把握することが必要となる。下水道管路内の流量を計測する手段として、例えば〔特許文献１〕に記載のものがある。
【０００４】
又、下水道管路に無線式ＩＣタグを設置した例として、例えば〔特許文献２〕に記載のものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１９３８５８号公報
【特許文献２】特開２００６−１０５８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
下水道管路内の流量を計測する手段の一例として〔特許文献１〕に記載のような電磁流量計があるが、流量計は管路の一部に流量計測のために付加されているもので、流量計を設置するための管路改修などの工事が必要であり、管路は容易に着脱できないので、設置コストが高くなる恐れがあった。また、検出部に電力を供給するための電気工事が必要となり、設置コストが増加する恐れもある。また、流量計は、常時下水にさらされるため、検出部が劣化する恐れがある。
【０００７】
無線式ＩＣタグは設置コストを削減できるが、〔特許文献２〕に記載のような無線式
ＩＣタグの活用方法では管路内の流量，流速，水位などを計測できないという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、無線式ＩＣタグを活用し流速または水位を計測し、低コストかつ検出手段の劣化の少ない下水道の不明水検出方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、下水道管路の内壁に設置した複数の無線式ＩＣタグと、前記無線式ＩＣタグの設置位置及び設置間隔のデータを保存するＩＣタグデータベースと、前記下水道管路内を流下する無線式ＩＣタグリーダと、前記無線式ＩＣタグリーダに前記無線式ＩＣタグとの通信時刻、または第１の無線式ＩＣタグとの通信からの経過時間を記録できる記憶部を備え、流速を検出するものである。
【００１０】
また、下水道管路の内壁の半径５０cm以内に設置した等しい通信周波数帯で通信距離が異なる複数の無線式ＩＣタグと、前記下水道管路内を流下する無線式ＩＣタグリーダに前記無線式ＩＣタグとの通信情報を保存する記憶部を備え、水位を検出するものである。
【００１１】
また、下水道管路の内壁に無線式ＩＣタグを設置し、前記下水道管路内を自然流下する無線式ＩＣタグリーダに少なくとも２つ以上の通信距離の異なるアンテナを備え、水位を検出するものである。
【００１２】
また、下水道管路の内壁の円周状に複数設置した防水加工を施した無線式ＩＣタグと、前記下水道管路内を流下する無線式ＩＣタグリーダと、前記無線式ＩＣタグの設置位置データを保存したデータベースを備え、水位を検出するものである。
【００１３】
なお、上記のいずれか一つの無線式ＩＣタグリーダにおいて、防水加工を施し、無線式ＩＣタグとの通信用のアンテナを上面に設置し、水に浮かせた場合に前記アンテナが水面よりも上になるように浮力を調整するものである。
【００１４】
上記のいずれか一つの無線式ＩＣタグリーダにおいて、無線式ＩＣタグと通信したときに、下水を採水する機能または下水のｐＨ，濁度，色度，水温，有機物濃度の内少なくとも一つ以上を計測するものである。
【００１５】
又、上記のいずれか一つの無線式ＩＣタグリーダに、距離を計測するための距離計測手段を具備し、前記無線式ＩＣタグリーダが前記無線式ＩＣタグと通信したときに、前記距離計測手段が前記下水道管路の内壁と前記無線式ＩＣタグリーダとの距離を計測するものである。
【００１６】
下水道管路の内壁に設置した複数の無線式ＩＣタグライタと、前記無線式ＩＣタグライタの設置位置及び設置間隔のデータを保存するＩＣタグライタデータベースと、前記下水道管路内を浮上し、流下する無線式ＩＣタグと、前記無線式ＩＣタグに前記無線式ＩＣタグライタとの通信時刻を記録できる記憶部を備え、流速を検出するものである。
【００１７】
下水道管路の内壁に設置した複数の無線式ＩＣタグリーダと、前記無線式ＩＣタグリーダの設置位置及び設置間隔のデータを保存するＩＣタグリーダデータベースと、前記下水道管路内を浮上し、流下する無線式ＩＣタグと、前記無線式ＩＣタグリーダに前記無線式ＩＣタグとの通信時刻を記録できる記憶部を備え、流速を検出するものである。また、無線式ＩＣタグリーダの通信情報を通信するための通信手段を設けたものである。
【００１８】
上記の少なくとも１つの不明水検出システムにおいて、下水道管路の流域の降雨量のデータベースを備え、降雨量と流速または水位の関係を把握できるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、無線式ＩＣタグや無線式ＩＣタグリーダを流下させることで、流速や水位を計測でき、不明水の有無を判定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施例１から実施例８を図面により用いて説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本実施例における不明水の検出システムを示す図である。地中に埋設された塩ビ管やヒューム管などからなる下水道管路１内には下水が流れている。一般に、下水道管路１内の流量が増加すると流速が増加する。このため、不明水が流入し流量が増加すると、流速が増加することになる。
【００２２】
下水道管路１の内壁には、無線式ＩＣタグ２が設置されている。無線式ＩＣタグ２は、少なくともＩＣチップなどを含んだ回路部とアンテナ部で構成されている。無線式ＩＣタグ２の表面には防水加工が施され、下水道管路１内で劣化しにくい構造となっている。無線式ＩＣタグ２は、下水道管路１の内壁上部に距離を隔てて複数設置されている。なお、無線式ＩＣタグ２の下水道管路１への設置を、マンホール（図示せず）から下水道管路１内に入って行うことで、既設の下水道管路１へも容易に設置できる。
【００２３】
無線式ＩＣタグリーダ３は、少なくとも無線式ＩＣタグ２と通信するためのアンテナと、ＣＰＵやメモリーを含む回路部と、電源部から構成されている。無線式ＩＣタグリーダ３は、防水加工が施され、下水に浮遊する。喫水線よりも上部にアンテナ部が設置されており、無線式ＩＣタグ２と通信できるようになっている。
【００２４】
浮力を調整するために、プラスチック等からできている浮力調整部（図示せず）が設けられている。また、重量の重い電源部を下部に配置することで、転覆した場合でも容易にアンテナ部が上部になるように復帰できる構造となっている。無線式ＩＣタグリーダ３は、下水の流れに従い流下し、流下するに従い、上流側の無線式ＩＣタグ２−１から下流側の無線式ＩＣタグ２−２，無線式ＩＣタグ２−３と順次通信する。
【００２５】
無線式ＩＣタグリーダ３は、無線式ＩＣタグ２と通信を行うことにより、予め無線式
ＩＣタグ２に書き込まれたタグを特定するための情報と、通信した時刻または無線式ＩＣタグ２−２，２−３を通過時に無線式ＩＣタグ２−１と通信してからの経過時間を無線式ＩＣタグリーダ３に蓄積する。なお、蓄積されたデータは電源部の電力を消費した後も保存できる不揮発性メモリーに記憶されている。
【００２６】
無線式ＩＣタグリーダ３は、図示していないが、下水道管路１の下流に設けられているポンプ場や下水処理場で回収される。また、下水道管路１に回収機構を設けて回収しても良い。無線式ＩＣタグリーダ３は、回収後に蓄積されたデータがコンピュータなどで構成されるデータ解析手段（図示せず）に取り込まれる。
【００２７】
データ解析手段は、無線式ＩＣタグ２−１〜無線式ＩＣタグ２−３の設置位置や設置間隔、さらには設置した下水道管路１などのデータを保存するＩＣタグデータベース（図示せず）から情報を入手できる。
【００２８】
以下に、データ解析手段による不明水検出方法について説明する。データ解析手段は、無線式ＩＣタグリーダ３に蓄積されたデータから無線式ＩＣタグを特定し、その無線式
ＩＣタグを通過した時刻を入手する。
【００２９】
一例として、無線式ＩＣタグ２−１の通過時刻が９時１０分、無線式ＩＣタグ２−２の通過時刻が９時２０分、無線式ＩＣタグ２−３の通過時刻が９時４０分とする。
【００３０】
データ解析手段は、ＩＣタグデータベースから無線式ＩＣタグ２−１と無線式ＩＣタグ２−２、並びに無線式ＩＣタグ２−２と無線式ＩＣタグ２−３との設置距離のデータを入手する。一例として、前者を１００ｍ、後者を３００ｍとする。
【００３１】
これらの情報を元に、データ解析手段は、無線式ＩＣタグ２−１と無線式ＩＣタグ２−２の間の流速を１０ｍ／min 、無線式ＩＣタグ２−２と無線式ＩＣタグ２−３の間の流速を１５ｍ／min と算出する。今回の流速の算出には通過時刻を用いたが、無線式ＩＣタグ２−１の通過からの経過時間のデータを用いてもよい。
【００３２】
次に、データ解析手段は、不明水の有無の判定を行う。データ解析手段は、流速の計測結果を蓄積し、流速が平均値に対し約１.５ 倍増加したときに、その区間に不明水の流入があると判定する。なお、無線式ＩＣタグ２は固定されており、距離の変化はないため、無線式ＩＣタグ２を通過する時刻の差である時間が流速に比例する。このため、この通過時間データを蓄積し、時間が約２／３に短縮されたときに、不明水の流入があったと判定しても良い。
【００３３】
また、データ解析手段は、下水道管路１の流域の降雨量のデータベースから、降雨量のデータを入力し、降雨データと流速の関係から不明水の有無を判定する。
【００３４】
判定方法の一例を以下に説明する。データ解析手段は、降雨のデータを入力すると、図８に示すように、降雨量と流速の関係をプロットする。その結果が、図８に示すように、降雨量に対して流速が増加する傾向がある場合に、例えば直線近似し、近似した直線の傾きと基準値を比較する。基準値は２が適切であり、基準値と超えた場合、その区間に不明水の流入があると判定する。
【００３５】
なお、下水道管路１に新たな管路が増設された結果、流速が増加した場合には不明水と判定しないようにする。
【００３６】
また、無線式ＩＣタグ２は、無線式ＩＣタグリーダ３のアンテナから出力された電波や磁界を受けて交流することでデータを返送することできる。このため、電源が不要となり設置時に電源工事が不要となり工事費用を削減できる。
【００３７】
本実施例によれば、安価で電源の不要な無線式ＩＣタグを下水道管路に設置することで、流速を計測でき、低コストに不明水を検出できる。また、不明水検出のための流速の計測は常時行う必要がないため、無線式ＩＣタグリーダ３を回収後、下水道管路１内でなく、別の場所に保管できる。本実施例では流速検出の必要に応じて、無線式ＩＣタグリーダ３を下水道管路１内に投入すれば良く検出手段の劣化を抑制できる。
【実施例２】
【００３８】
図２は本発明の実施例２を示す図である。下水道管路１の内壁には無線式ＩＣタグ４が設置されている。無線式ＩＣタグ４は、少なくともＩＣチップなどを含んだ回路部とアンテナ部で構成されている。無線式ＩＣタグ４の表面には防水加工が施され、防水加工の塗装の厚みによって、アンテナ部の通信距離が変化させてある。無線式ＩＣタグ４−１が最も通信距離が長く、無線式ＩＣタグ４−２，無線式ＩＣタグ４−３の順で通信距離が短くなる。
【００３９】
無線式ＩＣタグリーダ３は、実施例１と同様に構成されているが、本実施例の無線式
ＩＣタグリーダ３は、無線式ＩＣタグ４との通信時刻や経過時間を保存する記憶部がなくてもよい。無線式ＩＣタグリーダ３は、図示していないが、実施例１と同様に下水道管路１の下流で回収され、データがコンピュータなどで構成されるデータ解析手段(図示せず)に取り込まれる。データ解析手段は、無線式ＩＣタグ４−１〜４−３の設置位置や通信できる距離情報を入手でき、さらには設置した下水道管路１の直径などのデータを保存するＩＣタグデータベース（図示せず）から情報を入手できる。
【００４０】
本実施例のデータ解析手段による不明水検出方法について説明する。
【００４１】
データ解析手段は、無線式ＩＣタグリーダ３に蓄積されたデータから通信データのある無線式ＩＣタグ４を抽出し、その無線式ＩＣタグ４の通信距離の情報を入手する。
【００４２】
データ解析手段は、ＩＣタグデータベースから無線式ＩＣタグ４の設置位置から底面までの距離の情報を入手する。無線式ＩＣタグ４を上部に設置してある場合は下水道管路１の直径でも良い。
【００４３】
これらの情報を元に、データ解析手段は、下水道管路１の水位を算出する。以下に水位の算出方法を述べる。データ解析手段は、無線式ＩＣタグ４−１〜４−３全てとの通信データがない場合は、水位を図２中のＤの範囲と設定する。無線式ＩＣタグ４−１との通信データだけがある場合は、水位をＣの範囲、無線式ＩＣタグ４−１，４−２の通信データがある場合は、水位をＢの範囲、無線機ＩＣタグ４−１〜４−３全てとの通信データがある場合は、水位をＡの範囲と判定する。
【００４４】
データ解析手段は、上述したようにしてＡ〜Ｄの水位の範囲を求める。無線式ＩＣタグ４の設置位置から底面までの距離をＥとし、無線式ＩＣタグ４−１の通信距離をｌ１、無線式ＩＣタグ４−２の通信距離をｌ２、無線式ＩＣタグ４−３の通信距離をｌ３とする。Ｄの範囲の水位は０から（Ｅ−ｌ１）の間、Ｃの範囲の水位は（Ｅ−ｌ１）から（Ｅ−
ｌ２）の間、Ｂの範囲の水位は（Ｅ−ｌ２）から（Ｅ−ｌ３）の間、Ａの範囲の水位は
（Ｅ−ｌ３）からＥの間となる。
【００４５】
次に、データ解析手段は、不明水の有無の判定を行う。データ解析手段は、水位の計測結果を蓄積し、水位が平均値に対し、少なくとも２段階以上増加したときに、無線式ＩＣタグ４の上流側に不明水の流入があると判定する。なお、無線式ＩＣタグ２は固定されており、設置位置から底面までの距離は変化しないため、無線式ＩＣタグ４の通信個数が増加した場合に、不明水の流入があると判定しても良い。
【００４６】
また、データ解析手段は、下水道管路１の流域の降雨量のデータベースから、降雨量のデータを入力して、降雨データと流速の関係から不明水の有無を判定する。
【００４７】
判定方法の一例を以下に示す。データ解析手段は、降雨のデータを入力すると、図８に示すように降雨量と流速の関係をプロットする。その結果が、図８に示すように降雨量に対して流速が増加する傾向がある場合に、例えば直線近似して、近似した直線の傾きと基準値を比較する。基準値は２が適切であり、基準値と超えた場合、無線式ＩＣタグを設置した上流に不明水の流入があると判定する。
【００４８】
なお、下水道管路１に新たな管路が増設された結果として水位が増加した場合には不明水と判定しないようにしている。
【００４９】
また、本実施例による水位範囲の検出と、実施例１による流速の算出の両方を行うことで、下水道管路１の下水量を算出でき、直接不明水量を推定できる。
【００５０】
本発明によれば、安価で電源の不要な無線式ＩＣタグを下水道管路に設置することで、水位を計測でき、低コストに不明水を検出できる。また、不明水検出のための水位の計測は常時行う必要がないため、無線式ＩＣタグリーダ３を回収後、下水道管路１内でない場所に保管できる。本実施例では、水位検出の必要に応じて、無線式ＩＣタグリーダ３を下水道管路１内に投入すれば良く検出手段の劣化を抑制できる。
【実施例３】
【００５１】
図３は本発明の実施例３を示す図である。本実施例では、実施例２とは水位の計測方法が異なる。下水道管路１の内壁には無線式ＩＣタグ２が設置されている。無線式ＩＣタグ２の構成は実施例１と同様である。
【００５２】
無線式ＩＣタグリーダ３３は、実施例２の無線式ＩＣタグリーダ３と同様の構成であるが、通信距離の異なる通信用アンテナ５が複数設置されており、通信用アンテナ毎に無線式ＩＣタグ２との通信記録を保存する。本実施例では通信用アンテナ５−１〜５−３の３種類ある場合を例に説明する。
【００５３】
無線式ＩＣタグリーダ３３は、図示していないが、実施例２と同様に下水道管路１の下流で回収され、データがコンピュータなどで構成されるデータ解析手段（図示せず）に取り込まれる。データ解析手段は、通信用アンテナ５−１〜５−３の通信できる距離、さらには設置した下水道管路１の直径などのデータを保存するＩＣタグデータベース（図示せず）から情報を入手できる。
【００５４】
本実施例のデータ解析手段による水位の算出方法を述べる。データ解析手段は、無線式ＩＣタグリーダ３３に蓄積されたデータから、通信データのある通信用アンテナ５を抽出し、その通信用アンテナ５の通信距離の情報を入手する。なお、通信用アンテナ５の通信距離は、無線式ＩＣタグリーダ３３の喫水線からの距離とするとよい。通信用アンテナ５−１の通信距離をγ、通信用アンテナ５−２の通信距離をβ、通信用アンテナ５−３の通信距離をαとする。
【００５５】
データ解析手段は、ＩＣタグデータベースから無線式ＩＣタグ２の設置位置から底面までの距離の情報を入手する。無線式ＩＣタグ２を上部に設置してある場合は下水道管路１の直径でも良い。本実施例では無線式ＩＣタグ２の設置位置から底面までの距離をＥとする。
【００５６】
データ解析手段は、通信用アンテナ５−１〜５−３全ての通信データがない場合の水位は０から（Ｅ−α）の間、通信用アンテナ５−１の通信データだけがある場合の水位は、（Ｅ−α）から（Ｅ−β）の間、通信用アンテナ５−１，５−２の通信データがある場合の水位は、（Ｅ−β）から（Ｅ−γ）の間、通信用アンテナ５−１〜５−３全ての通信データがある場合の水位は、（Ｅ−α）からＥの間と判定する。データ解析手段による不明水の有無の判定方法は実施例２と同様である。
【００５７】
本実施例によれば、安価で電源の不要な無線式ＩＣタグを下水道管路に設置することで、水位を計測でき、低コストに不明水を検出できる。また、不明水検出のための水位の計測は常時行う必要がないため、無線式ＩＣタグリーダ３３を回収後、下水道管路１内でない場所に保管できる。本発明では水位検出の必要に応じて、無線式ＩＣタグリーダ３３を下水道管路１内に投入すれば良く検出手段の劣化を抑制できる。
【実施例４】
【００５８】
図４は本発明の実施例４を示す図である。本実施例では、実施例２，実施例３とは水位の計測方法が異なる。下水道管路１の内壁の円周状に無線式ＩＣタグ６が複数設置されている。無線式ＩＣタグ６の構成は実施例１と同様である。無線式ＩＣタグリーダ３は、実施例２と同じ構成で、水位がほぼ０の状態では無線式ＩＣタグ６−１〜６−４の全てと通信でき、そのデータを保存できる。無線式ＩＣタグリーダ３のアンテナ部が上部にあり、水位が上がり、無線式ＩＣタグ６が水没すると、無線式ＩＣタグリーダ３より下方に位置するようになった無線式ＩＣタグ６とは通信ができなくなる。例えば、図４の水位では無線式ＩＣタグ６−４とは通信できない状態にある。
【００５９】
無線式ＩＣタグリーダ３は、図示していないが、実施例１と同様に下水道管路１の下流で回収され、データがコンピュータなどで構成されるデータ解析手段（図示せず）に取り込まれる。データ解析手段は、無線式ＩＣタグ６−１〜無線式ＩＣタグ６−４の設置位置や下水道管路１の底部からの高さなどのデータを保存するＩＣタグデータベース（図示せず）から情報を入手できる。
【００６０】
以下に、本実施例のデータ解析手段による水位の算出方法を述べる。データ解析手段は、無線式ＩＣタグリーダ３に蓄積されたデータから通信データのある無線式ＩＣタグ６を抽出する。
【００６１】
データ解析手段は、ＩＣタグデータベースから無線式ＩＣタグ６の設置位置から底面までの距離の情報を入手する。無線式ＩＣタグ６−１は頂部に設置してあるため、下水道管路１の直径に相当する。無線式ＩＣタグ６−２の底部からの距離はａ、無線式ＩＣタグ６−３はｂ、無線式ＩＣタグ６−４はｃとする。
【００６２】
データ解析手段は、無線式ＩＣタグ６−１〜６−４全ての通信データがある場合の水位は０からｃの間、無線式ＩＣタグ６−１から６−３の通信データがある場合の水位は、ｃからｂの間、無線式ＩＣタグ６−１から６−２の通信データがある場合の水位はｂからａの間、無線式ＩＣタグ６−１の通信データだけがある場合は、ａから満水の間、全ての通信データがない場合は満水と判定する。データ解析手段による不明水の有無の判定方法は実施例２，実施例３と同様である。
【００６３】
本実施例によれば、安価で電源の不要な無線式ＩＣタグを下水道管路に設置することで、水位を計測でき、低コストに不明水を検出できる。さらに、水位検出の必要に応じて、無線式ＩＣタグリーダ３を下水道管路１内に投入すれば良く検出手段の劣化を抑制できる。
【実施例５】
【００６４】
図５に本発明の実施例５の無線式ＩＣタグリーダ３３３を示す。実施例１から実施例４の無線式ＩＣタグリーダとの違いは、喫水線より下に水質センサ７を設けたことにある。水質センサ７はｐＨ，濁度，色度，水温，有機物濃度の少なくとも１つを計測できる。無線式ＩＣタグリーダ３３３は、図示していない無線式ＩＣタグと通信した時の下水の水質を水質センサ７で計測し、その値を保存できる。
【００６５】
無線式ＩＣタグリーダ３３３は、図示していないが、実施例１と同様に下水道管路１の下流で回収され、データがコンピュータなどで構成されるデータ解析手段（図示せず）に取り込まれる。また、水質センサ７の代わりに採水機構を設けても良く、無線式ＩＣタグとの通信時の下水を採水する。無線式ＩＣタグリーダ３３３の回収時に採水された下水の水質が分析されるようにしても良い。
【００６６】
データ解析手段による不明水の検出方法について説明する。不明水は、地下水や降雨などが考えられるため、下水とは水質が異なる。本実施例では、水質が異なる点に着目し、水質が大きく変わった場合に、その地点の上流側に不明水の流入が有ると判定する。例えば、濁度を用いた場合、下水の濁度は１００度以上に対し、地下水は１度以下である。このため、不明水が流入すると濁度が低下する。濁度が５０％に低下したときにその上流側に不明水の流入があると判定できる。本実施例は実施例１から実施例４と併用できるため、併用することで不明水の検出感度を向上できる。
【００６７】
本実施例によれば、無線式ＩＣタグを設置した任意の下水道管路の水質を把握でき低コストに不明水を検出できる。また、水質計測の必要に応じて、無線式ＩＣタグリーダ333を下水道管路内に投入すれば良く検出手段の劣化を抑制できる。
【実施例６】
【００６８】
図６に本発明の実施例６の無線式ＩＣタグリーダ１１−１を示す。実施例１から実施例５の無線式ＩＣタグリーダとの違いは、無線式ＩＣタグ１１−１の喫水線より上に通信用アンテナ１１−２と距離計測手段１１−３を設けたことにある。距離計測手段１１−３は超音波センサなどからなる。
【００６９】
無線式ＩＣタグリーダ１１−１は、下水道管路１の内壁に設置した無線式ＩＣタグ１１−４と通信し、その通信データを保存するとともに、距離計測手段１１−３によって、無線式ＩＣタグリーダ１１−１と下水道管路１の内壁との距離を計測し、そのデータを保存する。無線式ＩＣタグリーダ１１−１は、図示していないが、下水道管路１の下流で回収され、データがコンピュータなどで構成されるデータ解析手段（図示せず）に取り込まれる。データ解析手段は、無線式ＩＣタグ１１−４の設置位置や下水道管路１の底部からの高さなどのデータを保存するＩＣタグデータベース（図示せず）から情報を入手する。
【００７０】
データ解析手段による不明水の検出方法について説明する。データ解析手段は、無線式ＩＣタグリーダ１１−１に蓄積されたデータから、通信データのある無線式ＩＣタグ１１−４を設置した下水道管路１の底部からの高さの情報を、ＩＣタグデータベースから入手する。データ解析手段は、下水道管路１の底部からの高さから、無線式ＩＣタグ１１−４と通信したときの下水道管路１の内壁とＩＣタグリーダ１１−１との距離を差し引く。差し引いた値は下水道管路１の水位と見なすことができる。
【００７１】
データ解析手段は、不明水の有無の判定を行う。データ解析手段は上述の水位の計測結果を蓄積し、水位が平均値に対し、少なくとも１.５ 以上増加したときに、無線式ＩＣタグ１１−４の上流側に不明水の流入があると判定する。本実施例による水位と、実施例１による流速の算出を同時に行うことで、下水道管路１の下水量を算出でき、直接不明水量を推定できる。
【００７２】
本実施例によれば、無線式ＩＣタグを設置した任意の下水道管路の水位を把握でき低コストに不明水を検出できる。また、水質計測の必要に応じて、無線式ＩＣタグリーダ１１−４を下水道管路内に投入すれば良く検出手段の劣化を抑制できる。
【実施例７】
【００７３】
図７に本発明の実施例７における不明水の検出システムを示す。地中に埋設された塩ビ管やヒューム管などからなる下水道管路１内には下水が流れている。下水道管路１の内壁には無線式ＩＣタグライタ８が設置されている。無線式ＩＣタグライタ８は少なくとも無線式ＩＣタグ９と通信するためのアンテナと、ＣＰＵやメモリーを含む回路部と、電源部から構成されている。電源部は電池でも、電線から受電しても良い。無線式ＩＣタグライタ８の表面には防水加工が施され、下水道管路１内で劣化しにくい構造となっている。無線式ＩＣタグライタ８は下水道管路１の内壁上部に設置される。
【００７４】
無線式ＩＣタグ９は、少なくともＩＣチップなどを含んだ回路部とアンテナ部で構成されている。表面には防水加工が施され、下水に浮遊し、喫水線よりも上部にアンテナ部が設置され、無線式ＩＣタグライタ８と通信できる。浮力を調整するために、プラスチック等からできている浮力調整部（図示せず）が設置されている。
【００７５】
無線式ＩＣタグ９は、下水の流れに従い流下し、上流側の無線式ＩＣタグライタ８−１から無線式ＩＣタグライタ８−２，８−３と順次通信する。無線式ＩＣタグライタ８は無線式ＩＣタグ９との通信で、無線式ＩＣタグ９に無線式ＩＣタグライタ８を特定するための情報と、通信した時刻の情報を書き込む。無線式ＩＣタグ９は、図示していないが、下水道管路１の下流に設けられているポンプ場や下水処理場で回収される。また、下水道管路１に回収機構を設けて回収しても良い。無線式ＩＣタグ９は回収後に書き込まれたデータがコンピュータなどで構成されるデータ解析手段（図示せず）に取り込まれる。また、データ解析手段は、無線式ＩＣタグライタ８−１〜８−３の設置位置や設置間隔、設置した下水道管路１などのデータを保存するＩＣタグデータベース（図示せず）から情報を入手できる。
【００７６】
以下に、データ解析手段による不明水検出方法について説明する。データ解析手段は、無線式ＩＣタグ９に書き込まれたデータから無線式ＩＣタグライタ８を特定し、通過した時刻を入手する。
【００７７】
データ解析手段は、ＩＣタグデータベースから無線式ＩＣタグライタ８−１と無線式
ＩＣタグライタ８−２、無線式ＩＣタグライタ８−２と無線式ＩＣタグライタ８−３との設置距離のデータを入手する。
【００７８】
これらの情報を元に、データ解析手段は、無線式ＩＣタグライタ８−１と無線式ＩＣタグライタ８−２の間の流速、無線式ＩＣタグライタ８−２と無線式ＩＣタグライタ８−３の間の流速を算出する。データ解析手段による不明水の有無の判定は、実施例１と同様に行われる。
【００７９】
本実施例によれば、安価で電源の不要な無線式ＩＣタグを流下させることで、流速を計測でき、低コストに不明水を検出できる。また、流速検出の必要に応じて、無線式ＩＣタグ９を下水道管路１内に投入すれば良く検出手段の劣化を抑制できる。
【実施例８】
【００８０】
図８に本発明の実施例８における不明水の検出システムを示す。地中に埋設された塩ビ管やヒューム管などからなる下水道管路１内には下水が流れている。下水道管路１の内壁には、無線式ＩＣタグリーダ１０が設置されている。無線式ＩＣタグリーダ１０は、少なくとも無線式ＩＣタグ９と通信するためのアンテナと、ＣＰＵやメモリーを含む回路部と、電源部から構成されている。電源部は電池でも、電線から受電しても良い。表面には防水加工が施され、下水道管路１内で劣化しにくい構造となっている。無線式ＩＣタグリーダ１０は下水道管路１の内壁上部に設置される。
【００８１】
無線式ＩＣタグ９は、少なくともＩＣチップなどを含んだ回路部とアンテナ部で構成されている。表面には防水加工が施され、下水に浮遊し、喫水線よりも上部にアンテナ部が設置され、無線式ＩＣタグリーダ１０と通信できる。浮力を調整するために、プラスチック等からできている浮力調整部（図示せず）が設置される。
【００８２】
無線式ＩＣタグ９は、下水の流れに従い流下し、上流側の無線式ＩＣタグリーダ１０−１から無線式ＩＣタグリーダ１０−２，１０−３と順次通信する。無線式ＩＣタグリーダ１０は、無線式ＩＣタグ９と通信した時刻の情報を保存する。無線式ＩＣタグリーダ１０には、図示していないが、保存した情報を通信できる機能が設けてあり、通信データがコンピュータなどで構成されるデータ解析手段（図示せず）に取り込まれる。また、データ解析手段は、無線式ＩＣタグリーダ１０−１〜１０−３の設置間隔の情報を保存するＩＣタグデータベース（図示せず）から情報を入手できる。本実施例では、実施例６と異なり無線式ＩＣタグ９を回収する必要がない。データ解析手段による流速算出方法は無線式
ＩＣタグリーダ１０の設置間隔と通信時刻の差分による時間から算出する。不明水の有無の判定は実施例７と同様である。
【００８３】
本実施例によれば、安価で電源の不要な無線式ＩＣタグを流下させることで、流速を計測でき、低コストに不明水を検出できる。また、流速検出の必要に応じて、無線式ＩＣタグ９を下水道管路１内に投入すれば良く検出手段の劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施例１である不明水検出システムの検出部を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施例２である不明水検出システムの検出部を示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施例３である不明水検出システムの検出部を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施例４である不明水検出システムの検出部を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施例５である不明水検出システムの検出部の一部を示す正面図である。
【図６】本発明の実施例６である不明水検出システムの検出部を示す横断面図である。
【図７】本発明の実施例７である不明水検出システムの検出部を示す縦断面図である。
【図８】本発明の実施例８である不明水検出システムの検出部を示す縦断面図である。
【図９】流速または水位の検出結果を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１ 下水道管路
２，４，６，９ 無線式ＩＣタグ
３，１０，３３，３３３ 無線式ＩＣタグリーダ
５ 通信用アンテナ
７ 水質センサ
８ 無線式ＩＣタグライタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水道管路の内壁に設置した複数の無線式ＩＣタグと、前記無線式ＩＣタグの設置位置及び設置間隔のデータを保存するＩＣタグデータベースと、前記下水道管路内を流下する無線式ＩＣタグリーダと、前記無線式ＩＣタグリーダに前記無線式ＩＣタグとの通信時刻、又は前記無線式ＩＣタグの通信時に第１の無線式ＩＣタグとの通信からの経過時間を記録できる記憶部を備えたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項２】
下水道管路の内壁の半径５０cm以内に設置した等しい通信周波数帯で通信距離が異なる複数の無線式ＩＣタグと、前記下水道管路内を流下する無線式ＩＣタグリーダに前記無線式ＩＣタグとの通信情報を保存する記憶部を備えたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項３】
下水道管路の内壁に無線式ＩＣタグを設置し、前記下水道管路内を流下する無線式ＩＣタグリーダに複数の通信距離の異なるアンテナを備えたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項４】
下水道管路の内壁の円周状に複数設置した防水加工を施した無線式ＩＣタグと、前記下水道管路内を流下する無線式ＩＣタグリーダと、前記無線式ＩＣタグの設置位置データを保存したデータベースを備えたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかの不明水検出システムにおいて、前記無線式ＩＣタグリーダに防水加工を施し、前記無線式ＩＣタグとの通信用のアンテナを上面に設置し、水に浮かせた場合に前記アンテナが水面よりも上になるように浮力を調整するための浮力調整部を備えたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかの不明水検出システムにおいて、前記無線式ＩＣタグリーダが前記無線式ＩＣタグと通信したときに、下水を採水する採水機構または前記下水道管路内の下水のｐＨ，濁度，色度，水温，有機物濃度の内少なくとも一つ以上を計測する水質計を設けたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかの不明水検出システムにおいて、距離を計測するための距離計測手段を具備し、前記無線式ＩＣタグリーダが前記無線式ＩＣタグと通信したときに、前記距離計測手段が前記下水道管路の内壁と前記無線式ＩＣタグリーダとの距離を計測することを特徴とする不明水検出システム。
【請求項８】
下水道管路の内壁に設置した複数の無線式ＩＣタグライタと、前記無線式ＩＣタグライタの設置位置及び設置間隔のデータを保存するＩＣタグライタデータベースと、前記下水道管路内を浮上し、流下する無線式ＩＣタグと、前記無線式ＩＣタグに前記無線式ＩＣタグライタとの通信時刻を記録できる記憶部を備えたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項９】
下水道管路の内壁に設置した複数の無線式ＩＣタグリーダと、前記無線式ＩＣタグリーダの設置位置及び設置間隔のデータを保存するＩＣタグリーダデータベースと、前記下水道管路内を浮上し、流下する無線式ＩＣタグと、前記無線式ＩＣタグリーダに前記無線式ＩＣタグとの通信時刻を記録できる記憶部を備えたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項１０】
請求項２から９のいずれかの不明水検出システムにおいて、前記下水道管路の流域の降雨量のデータベースを備えたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項１】
下水道管路の内壁に設置した複数の無線式ＩＣタグと、前記無線式ＩＣタグの設置位置及び設置間隔のデータを保存するＩＣタグデータベースと、前記下水道管路内を流下する無線式ＩＣタグリーダと、前記無線式ＩＣタグリーダに前記無線式ＩＣタグとの通信時刻、又は前記無線式ＩＣタグの通信時に第１の無線式ＩＣタグとの通信からの経過時間を記録できる記憶部を備えたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項２】
下水道管路の内壁の半径５０cm以内に設置した等しい通信周波数帯で通信距離が異なる複数の無線式ＩＣタグと、前記下水道管路内を流下する無線式ＩＣタグリーダに前記無線式ＩＣタグとの通信情報を保存する記憶部を備えたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項３】
下水道管路の内壁に無線式ＩＣタグを設置し、前記下水道管路内を流下する無線式ＩＣタグリーダに複数の通信距離の異なるアンテナを備えたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項４】
下水道管路の内壁の円周状に複数設置した防水加工を施した無線式ＩＣタグと、前記下水道管路内を流下する無線式ＩＣタグリーダと、前記無線式ＩＣタグの設置位置データを保存したデータベースを備えたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかの不明水検出システムにおいて、前記無線式ＩＣタグリーダに防水加工を施し、前記無線式ＩＣタグとの通信用のアンテナを上面に設置し、水に浮かせた場合に前記アンテナが水面よりも上になるように浮力を調整するための浮力調整部を備えたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかの不明水検出システムにおいて、前記無線式ＩＣタグリーダが前記無線式ＩＣタグと通信したときに、下水を採水する採水機構または前記下水道管路内の下水のｐＨ，濁度，色度，水温，有機物濃度の内少なくとも一つ以上を計測する水質計を設けたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかの不明水検出システムにおいて、距離を計測するための距離計測手段を具備し、前記無線式ＩＣタグリーダが前記無線式ＩＣタグと通信したときに、前記距離計測手段が前記下水道管路の内壁と前記無線式ＩＣタグリーダとの距離を計測することを特徴とする不明水検出システム。
【請求項８】
下水道管路の内壁に設置した複数の無線式ＩＣタグライタと、前記無線式ＩＣタグライタの設置位置及び設置間隔のデータを保存するＩＣタグライタデータベースと、前記下水道管路内を浮上し、流下する無線式ＩＣタグと、前記無線式ＩＣタグに前記無線式ＩＣタグライタとの通信時刻を記録できる記憶部を備えたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項９】
下水道管路の内壁に設置した複数の無線式ＩＣタグリーダと、前記無線式ＩＣタグリーダの設置位置及び設置間隔のデータを保存するＩＣタグリーダデータベースと、前記下水道管路内を浮上し、流下する無線式ＩＣタグと、前記無線式ＩＣタグリーダに前記無線式ＩＣタグとの通信時刻を記録できる記憶部を備えたことを特徴とする不明水検出システム。
【請求項１０】
請求項２から９のいずれかの不明水検出システムにおいて、前記下水道管路の流域の降雨量のデータベースを備えたことを特徴とする不明水検出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１７９９９２（Ｐ２００８−１７９９９２Ａ）
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４４２３（Ｐ２００７−１４４２３）
【出願日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（５９３１５３５３２）財団法人下水道新技術推進機構 (10)
【出願人】（０００２２９６６７）日本ヒューム株式会社 (70)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（５９３１５３５３２）財団法人下水道新技術推進機構 (10)
【出願人】（０００２２９６６７）日本ヒューム株式会社 (70)
【Ｆターム（参考）】
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