管内計測装置
【課題】ＧＰＳ信号が届かない配管内においても、自己位置の推定結果の補正を可能とする管内計測装置を提供する。
【解決手段】下水配管の管内の所要データを計測する管内計測装置Ｕ１であって、自己の初期位置と移動量に基づいて自己位置を推定するジャイロ２２と、自己位置に対応した計測値を記憶するメモリ５と、を備え、管内の水流と共に移動し得る耐水性カプセル１内に前記ジャイロ２２と前記メモリ５とを収容してなり、マンホール位置で得た位置情報に基づいて自己位置の推定値を補正する、ことを特徴とする管内計測装置。
【解決手段】下水配管の管内の所要データを計測する管内計測装置Ｕ１であって、自己の初期位置と移動量に基づいて自己位置を推定するジャイロ２２と、自己位置に対応した計測値を記憶するメモリ５と、を備え、管内の水流と共に移動し得る耐水性カプセル１内に前記ジャイロ２２と前記メモリ５とを収容してなり、マンホール位置で得た位置情報に基づいて自己位置の推定値を補正する、ことを特徴とする管内計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水管の管内の所要データを計測する管内計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水管の内部の検査や埋設位置等の測量を行うものとして、埋設された配管内を走行する管内自走ロボットを用いるものが知られている（例えば特許文献１参照）。この先行技術では、配管内を移動するロボットの移動量から当該ロボットの自己位置を推定し、この自己位置情報に基づいて埋設配管の管軸が推定される。
【０００３】
しかしながら、前記特許文献１に開示された構成では、送信器７０を保持してマンホール内でロボット１を操作する作業者Ｍ１に加えて、管軸測定器８１を保持して地上にて管軸の測定を行う作業者Ｍ２の少なくとも２人の作業者が必要であり、管軸の測定が非常に煩わしく人手が掛かるという難点がある。
【特許文献１】特開平７−２３９２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来技術に係る問題に対して、センサを封入したカプセルやブイを下水流に放流し、移動中に位置情報を検知しながらデータ収集を行う方式が考えられる。このような方式を下水管内に適用することができれば、作業者が長時間マンホール内での作業に従事する必要無しに、配管内全域（通常は作業員がアクセスできないマンホール間の配管なども含む）にわたる連続的なデータを容易に収集することができる。
【０００５】
このような方式を下水管内に適用することを考えた場合、下水管のマンホール位置は、所謂ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム：全地球測位システム）により精密に測位することができるものの、ＧＰＳ信号が届かない配管内では、計測した位置情報の推定値にズレが生じた場合、これを補正する方法はない。従って、計測範囲が長距離にわたる場合には、自己位置の推定結果に大きな誤差が生じることが考えられるので、この方式は、狭い範囲にしか適用できないという難点があった。
【０００６】
この発明は、かかる技術的課題に鑑みてなされたもので、ＧＰＳ信号が届かない配管内においても、自己位置の推定結果の補正を可能とする管内計測装置を提供することを基本的な目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、本願発明に係る管内計測装置は、下水配管の管内の所要データを計測する管内計測装置であって、自己の初期位置と移動量に基づいて自己位置を推定する自己位置推定手段と、自己位置に対応した計測値を記憶する記憶手段と、を備え、管内の水流と共に移動し得る耐水性カプセル内に前記自己位置推定手段と前記記憶手段とを収容してなり、マンホール位置で得た位置情報に基づいて自己位置の推定値を補正する、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本願発明によれば、マンホールの位置情報に基づいて自己位置の推定値を補正することにより、ＧＰＳ信号が届かない下水管内において管内計測装置の自己位置の推定値を補正することができる。この場合、作業者がマンホールに入って計測を行う必要は無く、管内計測の省力化に大いに貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る管内計測装置の概略構成を模式的に示す説明図、図２は、この管内計測装置が用いられる下水管の一部の区域を模式的に示す説明図である。
【００１０】
前記管内計測装置Ｕ１（以下、適宜、単に「装置」と略称する）は、下水配管Ｌの管内の所要データを計測するためのもので、図１に示すように、自己の初期位置と移動量に基づいて自己位置を推定する自己位置推定手段としてのジャイロ２（加速度センサ、磁気センサ）と、管内の下水Ｗの水質を計測する水質計測手段としての水質センサ３を含む各種のセンサと、これらセンサを作動制御するためのセンサ回路４と、これらセンサによる計測データを記憶する記憶手段としてのメモリ５とを備えている。また、メモリ５内に蓄えられたデータを外部に転送するために、装置Ｕ１の外部に対する通信のための構成要素としてのアンテナ６，ワイヤレスモジュール７及びバッテリ８などが備えられている。以上の構成要素を作動制御するためのマイクロプロセッサユニット９（ＭＰＵ）も搭載されている。
【００１１】
そして、これら全ての構成要素は、例えば合成樹脂等の耐水性材料で形成され、管内の水流Ｗと共に移動し得るカプセル１内に封入されている。
前記管内計測装置Ｕ１は、好ましくは、以上の構成要素を全て耐水性カプセル１内に収納した状態で、管内の下水Ｗの比重（通常、約１．０）よりも小さい比重を有するように構成されている。このため、管内の下水Ｗに浮かぶことができ、その水流と同じ速度で移動するようになっている。従って、管内計測装置Ｕ１の移動距離と移動に要した時間とに基づいて当該装置Ｕ１の移動速度を求めることにより、流速計などを別途に設ける必要なしに、管内の下水Ｗの流速を正確に知ることができる。
【００１２】
また、より好ましくは、管内計測装置Ｕ１の外部に対する通信手段であるアンテナ６が、管内の下水Ｗの水位よりも上方に位置する（水面よりも上にある）ようにするために、装置Ｕ１の重心はアンテナ６よりも下方に位置するように設定されている。これにより、メモリ５内に蓄えられたデータを外部に転送する際の外乱を抑制することができる。
【００１３】
以上のように構成された管内計測装置Ｕ１を用いて行われる下水管の管内の所要データの計測システムについて説明する。
図２に示すように、下水配管Ｌには、複数（図２の図示範囲では２つ）のマンホールＨ１，Ｈ２が設けられている。これらマンホールＨ１，Ｈ２の位置は、好ましくは所謂ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム：全地球測位システム）により予め精密に測位されている。
【００１４】
前記管内計測装置Ｕ１は、上流側のマンホールＨ１から下水管Ｌ内に投入される。そして、下水Ｗ中に浮かんで水流と共に移動（図２における矢印参照）を開始すると、投入されたマンホールＨ１の位置を起点（初期位置）としてジャイロ２による自己位置の推定を開始する。尚、上流側のマンホールＨ１の入口近傍には、初期位置設定のためのＧＰＳ受信機１１が設置されている。また、ジャイロ２による自己位置の推定は、従来公知のものと同様の方法による。
【００１５】
本実施形態では、下流側のマンホールＨ２に、管内計測装置Ｕ１と通信可能なデータ中継局１２が予め設置されている。尚、かかるデータ中継局１２の設置箇所としては、位置が既知であり、作業者がアクセス可能な場所であれば、マンホールに限られるものではない。
マンホールＨ１から投入された管内計測装置Ｕ１は、下水流Ｗによって流されて前記データ中継局１２を設置した下流側マンホールＨ２を通過する際に、それまでに収集したデータをデータ中継局１２に送信する。データ中継局１２は、管内計測装置Ｕ１から受信したデータを、例えば所謂ＰＨＳやＬＡＮなどの手段により下水の管理センタ（不図示）へ送信する。
【００１６】
前記管内計測装置Ｕ１では、ジャイロデータが時系列データとして（換言すれば、自己位置に対応した計測データとして）メモリ５内に蓄えられており、このジャイロデータの始点および終点などの特定のポイントに既知の位置情報をマーキングすることができる。従って、管理センタでのデータ解析により、ジャイロデータのズレがある場合には、これが修正される。
すなわち、マンホールＨ１，Ｈ２の位置情報に基づいて自己位置の推定値を補正することで、ＧＰＳ信号が届かない下水管Ｌ内において管内計測装置Ｕ１の自己位置の推定値を補正することができる。この場合、作業者がマンホールに入って計測を行う必要は無く、管内計測の省力化に大いに貢献することができる。
【００１７】
そして、この後、データ中継局１２の位置を新たな起点（初期位置）として計測を再開できるので、それ以前のデータは消去しても良く、管内計測装置Ｕ１の内部メモリ５を節約できる。つまり、メモリ５内に蓄積したデータは、データ中継局１２を経由して管理センタに送信できるので、長時間にわたる計測データを保持し続ける必要は無く、内部メモリ５の肥大化を抑制することができる。
【００１８】
管内計測装置Ｕ１が、計測対象となる下水管の最下流位置に到着すると、当該装置Ｕ１を引き上げ、内部データの回収が行われる。引き上げ地点にもデータ中継局が設置されている場合には、このデータ中継局が計測データを受信して装置Ｕ１が到着した旨を報知し、その後に装置Ｕ１の引き上げを行うようにしてもよい。
【００１９】
前記管内計測装置Ｕ１の自己位置に対応した計測データは、当該装置Ｕ１の移動軌跡を表わしているので、この計測データにもとづいて各地点での配管内の下水流Ｗの流速を算出することができる。従って、下水配管Ｌを予め地域ごとに区分しておき、この区分された地域ごとの管内の流速を算出することができる。前記計測データはデータ中継局を介して、直ぐに管理センタの解析者のもとに送信されるので、管理センタでは、ほぼリアルタイムで広域にわたる下水管Ｌへの下水流入量の分布を知ることができ、この分布情報に基づいて下水プラントの処理容量などの切り替えを行うことができる。
【００２０】
従来では、下水配管Ｌ内の流量計測は人手に依存していたので、管理者がリアルタイムで流量を知ることは不可能で、広域にわたる下水管Ｌへの下水流入量の分布データを下水プラントの運転に反映するまでには、かなりの時間を要していた。
本実施形態では、前記管内計測装置Ｕ１を活用することで、集中豪雨などの場合でも下水プラントの運転を迅速に切り替えることが可能である。
また、同様の計測結果を気象データなどとともに蓄積することで、さまざまな状況における下水プラントへの下水流入量の予測が可能になる。管理者は、これまでに蓄積したデータから、下水処理プラントへの流入量を予測し、この予測に基づいて運転（汚泥処理ライン数など）の切り替えを行うようにしても良い。
【００２１】
また、前記管内計測装置Ｕ１の自己位置に対応した計測データは、当該装置Ｕ１の長距離にわたる移動軌跡を表わしているので、この計測データを地図上にプロットすることで、下水管埋設地図を作成することができる。
【００２２】
更に、水質センサ３により採取した水質データから、地域ごとの水質データを得ることができる。これを地図上にプロットすることで、水質監視を地域ごとに行うことができる。尚、下水管Ｌ内の水質データや下水流Ｗの流速データは管内計測装置Ｕ１が管内を通過することにより連続した分布データとして得ることが可能である。下水配管Ｌを地域ごとに監視する場合、これらの分布データに基づいて下水配管Ｌの地域の区分を行うようにしてもよい。
【００２３】
このように、本実施形態によれば、長時間にわたるマンホール内作業を伴うことなく、連続的な管内計測が可能になる。これにより、流速分布データを蓄積して集中豪雨などにも対応可能な細やかで適切な下水プラントの運転指針を得ることができ、また、精密な下水管埋設地図を作成して配管の補修工事などを行う際の有用な情報を得ることができる。更に、地域ごとの水質データから有害物質の発生場所を特定するも可能となる。
【００２４】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
尚、以下の説明において、実施の形態１における場合と実質的に同様の構成を備え実質的に同様の作用をなすものについては、同一の符号を付し、それ以上の説明は省略する。
【００２５】
図３は、実施の形態２における下水管の一部の区域を模式的に示す説明図である。
この実施の形態２は、前記実施の形態１におけるデータ中継局１２に代えて所謂ＲＦＩＤタグ２２（つまり、ＩＤ情報を埋め込んだＩＣタグ）を用いるようにしたものである。従って、この実施の形態２の管内計測装置Ｕ２は、その具体構成は図示しなかったが、ＲＦＩＤリーダ用のアンテナが備えられている。このＲＦＩＤリーダ用アンテナについても、実施形態１におけるアンテナ６と同様の理由で、アンテナが常に水面よりも上にあるように、管内計測装置Ｕ２の重心が設定されている。尚、この場合、実施の形態１で用いられていたワイヤレスモジュール７は除外してもかまわない。
【００２６】
この実施の形態２の管内計測装置Ｕ２は、上述のように、ＲＦＩＤリーダ用アンテナが組み込まれている点およびワイヤレスモジュール７を除外してもかまわない点を除いては、実施の形態１で用いた管内計測装置Ｕ１と実質的に同様に構成され、実質的に同様の作用をなすものである。また、マンホールＨ１，Ｈ２の位置は、好ましくはＧＰＳにより予め精密に測位されている。
【００２７】
本実施形態では、下流側のマンホールＨ２に、管内計測装置Ｕ２と通信可能なＲＦＩＤタグ２２が予め配設されている。尚、かかるＲＦＩＤタグ２２の配置箇所としては、位置が既知であり、作業者がアクセス可能な場所であれば、マンホールに限られるものではない。
マンホールＨ１から投入された管内計測装置Ｕ２は、下水流Ｗによって流されて前記ＲＦＩＤタグ２２を配設した下流側マンホールＨ２を通過する際に、ＲＦＩＤリーダ用アンテナによってマンホールＨ２の位置を検知することができる。
【００２８】
管内計測装置Ｕ２では、実施形態１における場合と同様に、ジャイロデータが時系列データとして（換言すれば、自己位置に対応した計測データとして）メモリ５内に蓄えられており、このジャイロデータ上にマンホールＨ１，Ｈ２の正確な位置情報をマーキングすることができる。これにより、ジャイロデータのズレがある場合には修正される。
すなわち、初期位置としてのマンホールＨ１の位置情報、及びマンホールＨ２内に予め配設されたＲＦＩＤタグ２２から読み込んだ位置情報に基づいて、自己位置の推定値を補正することにより、ＧＰＳ信号が届かない下水管Ｌ内において管内計測装置Ｕ１の自己位置の推定値を補正することができ、作業者がマンホールに入って計測を行う必要は無く、管内計測の省力化に大いに貢献することができるのである。
【００２９】
管内計測装置Ｕ２が、計測対象となる下水管の最下流位置に到着すると、当該装置Ｕ２を引き上げ、内部データの回収が行われる。
この回収したデータを解析することで、管内計測，下水プラントの運転制御，下水管路の精密地図の作成および下水管内の水質分布図の作成等について、実施形態２についても、実施形態１における場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００３０】
すなわち、長時間にわたるマンホール内作業を伴うことなく、連続的な管内計測が可能になる。これにより、流速分布データを蓄積して集中豪雨などにも対応可能な細やかで適切な下水プラントの運転指針を得ることができ、また、精密な下水管埋設地図を作成して配管の補修工事などを行う際の有用な情報を得ることができる。更に、地域ごとの水質データから有害物質の発生場所を特定するも可能となる。
しかも、この場合、実施形態１のようにデータ中継局１２を利用する場合に比して、安価なＲＦＩＤタグ２２を用いて管内計測装置Ｕ２の自己位置の推定値を補正することができるので、計測システムの低コスト化に寄与することができる。
【００３１】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
図４は、実施の形態３における下水管の一部の区域を模式的に示す説明図である。
この実施の形態３は、データ中継局１２（実施の形態１）やＲＦＩＤタグ２２（実施の形態２）のような特別な機器類を下流側のマンホールＨ２に設置する必要無しに、管内計測を行うようにしたものである。
【００３２】
この実施の形態３の管内計測装置Ｕ３は、その具体構成は図示しなかったが、周囲の音響特性変化を検出する音響特性検出手段として音響発振機と収音マイクとを備えている。これら音響特性検出用の構成要素についても、実施形態１におけるアンテナ６と同様の理由で、常に水面よりも上にあるように、管内計測装置Ｕ３の重心が設定されている。尚、この場合についても、実施の形態１で用いられていたワイヤレスモジュール７は除外してもかまわない。
【００３３】
この実施の形態３の管内計測装置Ｕ３は、上述のように、音響発振器とマイクが組み込まれている点およびワイヤレスモジュール７を除外してもかまわない点を除いては、実施の形態１で用いた管内計測装置Ｕ１と実質的に同様に構成され、実質的に同様の作用をなすものである。また、マンホールＨ１，Ｈ２の位置は、好ましくはＧＰＳにより予め精密に測位されている。
【００３４】
上流側のマンホールＨ１から投入された管内計測装置Ｕ３は、下水流Ｗによって流されて下流側マンホールＨ２を通過する際に、マイクにより収集した音響データに基づいて音響変化を検出し、マンホールＨ２の位置であることを推定する。
ここで、音響変化を検出する方法としては、本装置Ｕ３から発信された音響信号（例えば、超音波やインパルス音など）に対する応答を得るアクティブな方法と、本装置Ｕ３からは何も発信せずに、水音または水音の管壁面による反響音などの周囲の音から音響変化を検出するパッシブな方法とが考えられる。パッシブな方法を採用する場合には本装置Ｕ３の構成から音響発振機は除外しても良い。
【００３５】
本装置は、幾つめのマンホールを通過したかにより、時系列データとして収集されたジャイロデータ上に正確な位置情報をマーキングすることが可能になる。これによりジャイロデータのズレを修正できる。
計測対象となる下水管の下流まで本装置が到着した時点で、本装置を引き上げ、内部データの回収を行う。
【００３６】
管内計測装置Ｕ３では、実施の形態１における場合と同様に、ジャイロデータが時系列データとして（換言すれば、自己位置に対応した計測データとして）メモリ５内に蓄えられており、このジャイロデータ上にマンホールＨ１，Ｈ２の正確な位置情報をマーキングすることができる。これにより、ジャイロデータのズレがある場合には修正される。
すなわち、初期位置としてのマンホールＨ１の位置情報、及びマンホールＨ２を通過する際の位置情報に基づいて、自己位置の推定値を補正することにより、ＧＰＳ信号が届かない下水管Ｌ内において管内計測装置Ｕ３の自己位置の推定値を補正することができ、作業者がマンホールに入って計測を行う必要は無く、管内計測の省力化に大いに貢献することができるのである。
【００３７】
管内計測装置Ｕ２が、計測対象となる下水管の最下流位置に到着すると、当該装置Ｕ２を引き上げ、内部データの回収が行われる。
この回収したデータを解析することで、管内計測，下水プラントの運転制御，下水管路の精密地図の作成および下水管内の水質分布図の作成等について、実施形態３についても、実施形態１における場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００３８】
すなわち、長時間にわたるマンホール内作業を伴うことなく、連続的な管内計測が可能になる。これにより、流速分布データを蓄積して集中豪雨などにも対応可能な細やかで適切な下水プラントの運転指針を得ることができ、また、精密な下水管埋設地図を作成して配管の補修工事などを行う際の有用な情報を得ることができる。更に、地域ごとの水質データから有害物質の発生場所を特定するも可能となる。
しかも、この場合、データ中継局１２（実施形態１）やＲＦＩＤタグ２２（実施形態２）のような特別な機器類を下流側のマンホールＨ２に設置する必要無しに、管内計測を行い、より安価な構成で管内計測装置Ｕ３の自己位置の推定値を補正することができるので、より低コストの計測システムの実現に寄与することができる。
【００３９】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
図５は、実施の形態４における下水管の一部の区域を模式的に示す説明図である。
この実施の形態４は、前述の実施の形態１，２及び３で述べた方法を組み合わせたものである。
この実施の形態４の管内計測装置Ｕ４は、その具体構成は図示しなかったが、実施の形態１の管内計測装置Ｕ１の構成要素に加えて、ＲＦＩＤリーダ用アンテナ、並びに周囲の音響特性変化を検出する音響特性検出手段としての音響発振機および収音マイクを備えている。ＲＦＩＤリーダ用アンテナ並びに音響発振機および収音マイクについても、実施形態１におけるアンテナ６と同様の理由で、常に水面よりも上にあるように、管内計測装置Ｕ３の重心が設定されている。尚、この場合についても、マンホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３及びＨ４の位置は、好ましくはＧＰＳにより予め精密に測位されている。
【００４０】
本実施形態では、初期位置に対応するマンホールＨ１（第１マンホール）の下流側における次のマンホールＨ２（第２マンホール）には何らの機器も設置されておらず、この第２マンホールＨ２の下流側における次のマンホールＨ３（第３マンホール）に、管内計測装置Ｕ４と通信可能なＲＦＩＤタグ２２が予め配設されている。更に、第３マンホールＨ３の下流側における次のマンホールＨ４（第４マンホール）に、管内計測装置Ｕ４と通信可能なデータ中継局１２が予め設置されている。尚、かかるデータ中継局１２やＲＦＩＤタグ２２の配置箇所としては、位置が既知であり、作業者がアクセス可能な場所であれば、マンホールに限られるものではない。
【００４１】
第１マンホールＨ１から投入された管内計測装置Ｕ４は、下水流Ｗによって流されながら自己位置の推定を開始し、第２マンホールＨ２を通過する際に、実施の形態３で説明した方法でジャイロデータ上に正確な位置をマーキングし、ジャイロデータのズレがある場合には修正される。更にその後、ＲＦＩＤタグ２２を配設した第３マンホールＨ３を通過する際には、実施の形態２で説明した方法により、ジャイロデータ上に正確な位置をマーキングし、ジャイロデータのズレがある場合には修正される。そして、更にその後、データ中継局１２が設置された第４マンホールＨ４を通過する際には、実施の形態１で説明したように、ジャイロデータ上に正確な位置をマーキングし、ジャイロデータのズレがある場合には修正され、更に、これまでに蓄積したデータをデータ中継局１２経由で管理センタ（不図示）送信し、このデータ中継局１２の位置を新たな起点（初期位置）として計測を再開する。
【００４２】
この場合、実施の形態１，２及び３において可能な全ての作用を行うことができ、しかも、下流側の各マンホールＨ２，Ｈ３，Ｈ４のそれぞれについて、その位置に応じた適正な機器構成とすることにより、データ中継局１２やＲＦＩＤタグ２２などの機器の設置コストを抑制して、長距離の下水管Ｌについて比較的低コストで管内計測を行うことが可能になる。
【００４３】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５について説明する。
以上の実施の形態１から４では、管内計測装置Ｕ１からＵ４は何れも、例えば作業者の手によって、初期位置に対応するマンホールＨ１から下水管Ｌ内に投入されるように構成されていた。この代わりに、下水管Ｌ内の水位が上昇し所定の閾値を越えた場合に、自動的に管内計測が開始されるようにすることができる。かかる方式は、管内計測の目的が、実施の形態１で述べたような大雨時などの下水プラントの流入予測である場合に、とりわけ有効である。
【００４４】
図６は、本発明の実施の形態５に係る下水管内における管内計測装置の配置を模式的に示す説明図である。
この図に示すように、本実施形態では、下水管Ｌの管内計測の初期位置に対応した部位に、下水管Ｌ内の通常水位Ｋ１よりも一定距離以上高い所定の高さ位置に設定された保持具Ｊが取り付けられている。この保持具Ｊは、管内計測装置Ｕの下面を載置し得るように、縦断面形状が略皿形に形成されている。
【００４５】
前記管内計測装置Ｕは、前述の実施の形態１から４の何れのタイプであっても良く、予め前記保持具Ｊ上に載置して保持されている。下水管Ｌ内の水位がある前記保持具Ｊにまで至らない状態では、管内計測装置Ｕの放流が開始されることはない。このとき装置Ｕの電源はＯＦＦ状態に維持されるように構成されている。
【００４６】
そして、大雨などで下水管Ｌ内の水位が上昇し、前記保持具Ｊの設置高さに対応する閾値（つまり、計測開始水位Ｋ２）を越えた場合には、装置Ｕが下水に浮いて放流が開始される。このとき、水に触れたことや水に浮いたことをトリガにして、装置Ｕの電源がＯＮ状態に切り替わるように構成されている。この後、管内計測装置Ｕは、下水流と共に移動しながら、実施の形態１からで述べた方法の何れかにより、自己位置の推定、及び自己位置の推定値の補正を行いながらデータ収集を行うようになっている。
【００４７】
図７は、実施の形態５の変形例に係る下水管内における管内計測装置の配置を模式的に示す説明図であるが、この図に示すように、下水管Ｌ内の通常水位Ｋ１よりも上方の複数（本変形例では３つ）の高さ位置に保持具Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃを設置し、これら保持具Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃ上に第１，第２，第３の管内計測装置Ｕａ，Ｕｂ，Ｕｃをそれぞれ載置して保持させておくことにより、下水管Ｌ内の水位が上昇して第１保持具Ｊａの設置高さに対応する閾値（つまり、計測開始水位Ｋａ）を越えた場合には、第１管内計測装置Ｕａが放流されて計測を開始し、水位が更に上昇して第２保持具Ｊｂの設置高さに対応する閾値（つまり、計測開始水位Ｋｂ）を越えた場合には、第２管内計測装置Ｕｂが放流されて計測を開始し、更にまた水位が上昇して第３保持具Ｊｃの設置高さに対応する閾値（つまり、計測開始水位Ｋｃ）を越えた場合には、第３管内計測装置Ｕｃが放流されて計測を開始するように、構成することもできる。
【００４８】
以上、説明したように、この実施の形態５によれば、管内の水位が一定以上になると自動的に、管内計測装置の放流が開始され管内計測が開始されるので、大雨時に作業者がマンホールへ当該装置を投入する作業を不要にすることができる。また、複数回計測を行う場合は均一なデータを得ることができ、より正確な流入予測を行うことができるようになる。
【００４９】
尚、本発明は、以上の実施態様に限定されるものではなく、また、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良あるいは設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る管内計測装置の概略構成を模式的に示す説明図である。
【図２】前記管内計測装置が用いられる下水管の一部の区域を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る下水管の一部の区域を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る下水管の一部の区域を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る下水管の一部の区域を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態５に係る下水管内における管内計測装置の配置を模式的に示す説明図である。
【図７】前記実施の形態５の変形例係る下水管内における管内計測装置の配置を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ カプセル、２ ジャイロ、３ 水質センサ、５ メモリ、６ アンテナ、７ ワイヤレスモジュール、９ マイクロプロセッサユニット、１１ ＧＰＳ受信機、１２ データ中継局、２２ ＲＦＩＤタグ、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４ マンホール、Ｊ，Ｊａ，Ｊｂ，Ｊｃ 保持具、Ｋ２，Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃ 計測開始水位、Ｌ 下水管、Ｕ，Ｕ１〜Ｕ４，Ｕａ〜Ｕｃ 管内計測装置、Ｗ 下水。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水管の管内の所要データを計測する管内計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水管の内部の検査や埋設位置等の測量を行うものとして、埋設された配管内を走行する管内自走ロボットを用いるものが知られている（例えば特許文献１参照）。この先行技術では、配管内を移動するロボットの移動量から当該ロボットの自己位置を推定し、この自己位置情報に基づいて埋設配管の管軸が推定される。
【０００３】
しかしながら、前記特許文献１に開示された構成では、送信器７０を保持してマンホール内でロボット１を操作する作業者Ｍ１に加えて、管軸測定器８１を保持して地上にて管軸の測定を行う作業者Ｍ２の少なくとも２人の作業者が必要であり、管軸の測定が非常に煩わしく人手が掛かるという難点がある。
【特許文献１】特開平７−２３９２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来技術に係る問題に対して、センサを封入したカプセルやブイを下水流に放流し、移動中に位置情報を検知しながらデータ収集を行う方式が考えられる。このような方式を下水管内に適用することができれば、作業者が長時間マンホール内での作業に従事する必要無しに、配管内全域（通常は作業員がアクセスできないマンホール間の配管なども含む）にわたる連続的なデータを容易に収集することができる。
【０００５】
このような方式を下水管内に適用することを考えた場合、下水管のマンホール位置は、所謂ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム：全地球測位システム）により精密に測位することができるものの、ＧＰＳ信号が届かない配管内では、計測した位置情報の推定値にズレが生じた場合、これを補正する方法はない。従って、計測範囲が長距離にわたる場合には、自己位置の推定結果に大きな誤差が生じることが考えられるので、この方式は、狭い範囲にしか適用できないという難点があった。
【０００６】
この発明は、かかる技術的課題に鑑みてなされたもので、ＧＰＳ信号が届かない配管内においても、自己位置の推定結果の補正を可能とする管内計測装置を提供することを基本的な目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このため、本願発明に係る管内計測装置は、下水配管の管内の所要データを計測する管内計測装置であって、自己の初期位置と移動量に基づいて自己位置を推定する自己位置推定手段と、自己位置に対応した計測値を記憶する記憶手段と、を備え、管内の水流と共に移動し得る耐水性カプセル内に前記自己位置推定手段と前記記憶手段とを収容してなり、マンホール位置で得た位置情報に基づいて自己位置の推定値を補正する、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本願発明によれば、マンホールの位置情報に基づいて自己位置の推定値を補正することにより、ＧＰＳ信号が届かない下水管内において管内計測装置の自己位置の推定値を補正することができる。この場合、作業者がマンホールに入って計測を行う必要は無く、管内計測の省力化に大いに貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る管内計測装置の概略構成を模式的に示す説明図、図２は、この管内計測装置が用いられる下水管の一部の区域を模式的に示す説明図である。
【００１０】
前記管内計測装置Ｕ１（以下、適宜、単に「装置」と略称する）は、下水配管Ｌの管内の所要データを計測するためのもので、図１に示すように、自己の初期位置と移動量に基づいて自己位置を推定する自己位置推定手段としてのジャイロ２（加速度センサ、磁気センサ）と、管内の下水Ｗの水質を計測する水質計測手段としての水質センサ３を含む各種のセンサと、これらセンサを作動制御するためのセンサ回路４と、これらセンサによる計測データを記憶する記憶手段としてのメモリ５とを備えている。また、メモリ５内に蓄えられたデータを外部に転送するために、装置Ｕ１の外部に対する通信のための構成要素としてのアンテナ６，ワイヤレスモジュール７及びバッテリ８などが備えられている。以上の構成要素を作動制御するためのマイクロプロセッサユニット９（ＭＰＵ）も搭載されている。
【００１１】
そして、これら全ての構成要素は、例えば合成樹脂等の耐水性材料で形成され、管内の水流Ｗと共に移動し得るカプセル１内に封入されている。
前記管内計測装置Ｕ１は、好ましくは、以上の構成要素を全て耐水性カプセル１内に収納した状態で、管内の下水Ｗの比重（通常、約１．０）よりも小さい比重を有するように構成されている。このため、管内の下水Ｗに浮かぶことができ、その水流と同じ速度で移動するようになっている。従って、管内計測装置Ｕ１の移動距離と移動に要した時間とに基づいて当該装置Ｕ１の移動速度を求めることにより、流速計などを別途に設ける必要なしに、管内の下水Ｗの流速を正確に知ることができる。
【００１２】
また、より好ましくは、管内計測装置Ｕ１の外部に対する通信手段であるアンテナ６が、管内の下水Ｗの水位よりも上方に位置する（水面よりも上にある）ようにするために、装置Ｕ１の重心はアンテナ６よりも下方に位置するように設定されている。これにより、メモリ５内に蓄えられたデータを外部に転送する際の外乱を抑制することができる。
【００１３】
以上のように構成された管内計測装置Ｕ１を用いて行われる下水管の管内の所要データの計測システムについて説明する。
図２に示すように、下水配管Ｌには、複数（図２の図示範囲では２つ）のマンホールＨ１，Ｈ２が設けられている。これらマンホールＨ１，Ｈ２の位置は、好ましくは所謂ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム：全地球測位システム）により予め精密に測位されている。
【００１４】
前記管内計測装置Ｕ１は、上流側のマンホールＨ１から下水管Ｌ内に投入される。そして、下水Ｗ中に浮かんで水流と共に移動（図２における矢印参照）を開始すると、投入されたマンホールＨ１の位置を起点（初期位置）としてジャイロ２による自己位置の推定を開始する。尚、上流側のマンホールＨ１の入口近傍には、初期位置設定のためのＧＰＳ受信機１１が設置されている。また、ジャイロ２による自己位置の推定は、従来公知のものと同様の方法による。
【００１５】
本実施形態では、下流側のマンホールＨ２に、管内計測装置Ｕ１と通信可能なデータ中継局１２が予め設置されている。尚、かかるデータ中継局１２の設置箇所としては、位置が既知であり、作業者がアクセス可能な場所であれば、マンホールに限られるものではない。
マンホールＨ１から投入された管内計測装置Ｕ１は、下水流Ｗによって流されて前記データ中継局１２を設置した下流側マンホールＨ２を通過する際に、それまでに収集したデータをデータ中継局１２に送信する。データ中継局１２は、管内計測装置Ｕ１から受信したデータを、例えば所謂ＰＨＳやＬＡＮなどの手段により下水の管理センタ（不図示）へ送信する。
【００１６】
前記管内計測装置Ｕ１では、ジャイロデータが時系列データとして（換言すれば、自己位置に対応した計測データとして）メモリ５内に蓄えられており、このジャイロデータの始点および終点などの特定のポイントに既知の位置情報をマーキングすることができる。従って、管理センタでのデータ解析により、ジャイロデータのズレがある場合には、これが修正される。
すなわち、マンホールＨ１，Ｈ２の位置情報に基づいて自己位置の推定値を補正することで、ＧＰＳ信号が届かない下水管Ｌ内において管内計測装置Ｕ１の自己位置の推定値を補正することができる。この場合、作業者がマンホールに入って計測を行う必要は無く、管内計測の省力化に大いに貢献することができる。
【００１７】
そして、この後、データ中継局１２の位置を新たな起点（初期位置）として計測を再開できるので、それ以前のデータは消去しても良く、管内計測装置Ｕ１の内部メモリ５を節約できる。つまり、メモリ５内に蓄積したデータは、データ中継局１２を経由して管理センタに送信できるので、長時間にわたる計測データを保持し続ける必要は無く、内部メモリ５の肥大化を抑制することができる。
【００１８】
管内計測装置Ｕ１が、計測対象となる下水管の最下流位置に到着すると、当該装置Ｕ１を引き上げ、内部データの回収が行われる。引き上げ地点にもデータ中継局が設置されている場合には、このデータ中継局が計測データを受信して装置Ｕ１が到着した旨を報知し、その後に装置Ｕ１の引き上げを行うようにしてもよい。
【００１９】
前記管内計測装置Ｕ１の自己位置に対応した計測データは、当該装置Ｕ１の移動軌跡を表わしているので、この計測データにもとづいて各地点での配管内の下水流Ｗの流速を算出することができる。従って、下水配管Ｌを予め地域ごとに区分しておき、この区分された地域ごとの管内の流速を算出することができる。前記計測データはデータ中継局を介して、直ぐに管理センタの解析者のもとに送信されるので、管理センタでは、ほぼリアルタイムで広域にわたる下水管Ｌへの下水流入量の分布を知ることができ、この分布情報に基づいて下水プラントの処理容量などの切り替えを行うことができる。
【００２０】
従来では、下水配管Ｌ内の流量計測は人手に依存していたので、管理者がリアルタイムで流量を知ることは不可能で、広域にわたる下水管Ｌへの下水流入量の分布データを下水プラントの運転に反映するまでには、かなりの時間を要していた。
本実施形態では、前記管内計測装置Ｕ１を活用することで、集中豪雨などの場合でも下水プラントの運転を迅速に切り替えることが可能である。
また、同様の計測結果を気象データなどとともに蓄積することで、さまざまな状況における下水プラントへの下水流入量の予測が可能になる。管理者は、これまでに蓄積したデータから、下水処理プラントへの流入量を予測し、この予測に基づいて運転（汚泥処理ライン数など）の切り替えを行うようにしても良い。
【００２１】
また、前記管内計測装置Ｕ１の自己位置に対応した計測データは、当該装置Ｕ１の長距離にわたる移動軌跡を表わしているので、この計測データを地図上にプロットすることで、下水管埋設地図を作成することができる。
【００２２】
更に、水質センサ３により採取した水質データから、地域ごとの水質データを得ることができる。これを地図上にプロットすることで、水質監視を地域ごとに行うことができる。尚、下水管Ｌ内の水質データや下水流Ｗの流速データは管内計測装置Ｕ１が管内を通過することにより連続した分布データとして得ることが可能である。下水配管Ｌを地域ごとに監視する場合、これらの分布データに基づいて下水配管Ｌの地域の区分を行うようにしてもよい。
【００２３】
このように、本実施形態によれば、長時間にわたるマンホール内作業を伴うことなく、連続的な管内計測が可能になる。これにより、流速分布データを蓄積して集中豪雨などにも対応可能な細やかで適切な下水プラントの運転指針を得ることができ、また、精密な下水管埋設地図を作成して配管の補修工事などを行う際の有用な情報を得ることができる。更に、地域ごとの水質データから有害物質の発生場所を特定するも可能となる。
【００２４】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
尚、以下の説明において、実施の形態１における場合と実質的に同様の構成を備え実質的に同様の作用をなすものについては、同一の符号を付し、それ以上の説明は省略する。
【００２５】
図３は、実施の形態２における下水管の一部の区域を模式的に示す説明図である。
この実施の形態２は、前記実施の形態１におけるデータ中継局１２に代えて所謂ＲＦＩＤタグ２２（つまり、ＩＤ情報を埋め込んだＩＣタグ）を用いるようにしたものである。従って、この実施の形態２の管内計測装置Ｕ２は、その具体構成は図示しなかったが、ＲＦＩＤリーダ用のアンテナが備えられている。このＲＦＩＤリーダ用アンテナについても、実施形態１におけるアンテナ６と同様の理由で、アンテナが常に水面よりも上にあるように、管内計測装置Ｕ２の重心が設定されている。尚、この場合、実施の形態１で用いられていたワイヤレスモジュール７は除外してもかまわない。
【００２６】
この実施の形態２の管内計測装置Ｕ２は、上述のように、ＲＦＩＤリーダ用アンテナが組み込まれている点およびワイヤレスモジュール７を除外してもかまわない点を除いては、実施の形態１で用いた管内計測装置Ｕ１と実質的に同様に構成され、実質的に同様の作用をなすものである。また、マンホールＨ１，Ｈ２の位置は、好ましくはＧＰＳにより予め精密に測位されている。
【００２７】
本実施形態では、下流側のマンホールＨ２に、管内計測装置Ｕ２と通信可能なＲＦＩＤタグ２２が予め配設されている。尚、かかるＲＦＩＤタグ２２の配置箇所としては、位置が既知であり、作業者がアクセス可能な場所であれば、マンホールに限られるものではない。
マンホールＨ１から投入された管内計測装置Ｕ２は、下水流Ｗによって流されて前記ＲＦＩＤタグ２２を配設した下流側マンホールＨ２を通過する際に、ＲＦＩＤリーダ用アンテナによってマンホールＨ２の位置を検知することができる。
【００２８】
管内計測装置Ｕ２では、実施形態１における場合と同様に、ジャイロデータが時系列データとして（換言すれば、自己位置に対応した計測データとして）メモリ５内に蓄えられており、このジャイロデータ上にマンホールＨ１，Ｈ２の正確な位置情報をマーキングすることができる。これにより、ジャイロデータのズレがある場合には修正される。
すなわち、初期位置としてのマンホールＨ１の位置情報、及びマンホールＨ２内に予め配設されたＲＦＩＤタグ２２から読み込んだ位置情報に基づいて、自己位置の推定値を補正することにより、ＧＰＳ信号が届かない下水管Ｌ内において管内計測装置Ｕ１の自己位置の推定値を補正することができ、作業者がマンホールに入って計測を行う必要は無く、管内計測の省力化に大いに貢献することができるのである。
【００２９】
管内計測装置Ｕ２が、計測対象となる下水管の最下流位置に到着すると、当該装置Ｕ２を引き上げ、内部データの回収が行われる。
この回収したデータを解析することで、管内計測，下水プラントの運転制御，下水管路の精密地図の作成および下水管内の水質分布図の作成等について、実施形態２についても、実施形態１における場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００３０】
すなわち、長時間にわたるマンホール内作業を伴うことなく、連続的な管内計測が可能になる。これにより、流速分布データを蓄積して集中豪雨などにも対応可能な細やかで適切な下水プラントの運転指針を得ることができ、また、精密な下水管埋設地図を作成して配管の補修工事などを行う際の有用な情報を得ることができる。更に、地域ごとの水質データから有害物質の発生場所を特定するも可能となる。
しかも、この場合、実施形態１のようにデータ中継局１２を利用する場合に比して、安価なＲＦＩＤタグ２２を用いて管内計測装置Ｕ２の自己位置の推定値を補正することができるので、計測システムの低コスト化に寄与することができる。
【００３１】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
図４は、実施の形態３における下水管の一部の区域を模式的に示す説明図である。
この実施の形態３は、データ中継局１２（実施の形態１）やＲＦＩＤタグ２２（実施の形態２）のような特別な機器類を下流側のマンホールＨ２に設置する必要無しに、管内計測を行うようにしたものである。
【００３２】
この実施の形態３の管内計測装置Ｕ３は、その具体構成は図示しなかったが、周囲の音響特性変化を検出する音響特性検出手段として音響発振機と収音マイクとを備えている。これら音響特性検出用の構成要素についても、実施形態１におけるアンテナ６と同様の理由で、常に水面よりも上にあるように、管内計測装置Ｕ３の重心が設定されている。尚、この場合についても、実施の形態１で用いられていたワイヤレスモジュール７は除外してもかまわない。
【００３３】
この実施の形態３の管内計測装置Ｕ３は、上述のように、音響発振器とマイクが組み込まれている点およびワイヤレスモジュール７を除外してもかまわない点を除いては、実施の形態１で用いた管内計測装置Ｕ１と実質的に同様に構成され、実質的に同様の作用をなすものである。また、マンホールＨ１，Ｈ２の位置は、好ましくはＧＰＳにより予め精密に測位されている。
【００３４】
上流側のマンホールＨ１から投入された管内計測装置Ｕ３は、下水流Ｗによって流されて下流側マンホールＨ２を通過する際に、マイクにより収集した音響データに基づいて音響変化を検出し、マンホールＨ２の位置であることを推定する。
ここで、音響変化を検出する方法としては、本装置Ｕ３から発信された音響信号（例えば、超音波やインパルス音など）に対する応答を得るアクティブな方法と、本装置Ｕ３からは何も発信せずに、水音または水音の管壁面による反響音などの周囲の音から音響変化を検出するパッシブな方法とが考えられる。パッシブな方法を採用する場合には本装置Ｕ３の構成から音響発振機は除外しても良い。
【００３５】
本装置は、幾つめのマンホールを通過したかにより、時系列データとして収集されたジャイロデータ上に正確な位置情報をマーキングすることが可能になる。これによりジャイロデータのズレを修正できる。
計測対象となる下水管の下流まで本装置が到着した時点で、本装置を引き上げ、内部データの回収を行う。
【００３６】
管内計測装置Ｕ３では、実施の形態１における場合と同様に、ジャイロデータが時系列データとして（換言すれば、自己位置に対応した計測データとして）メモリ５内に蓄えられており、このジャイロデータ上にマンホールＨ１，Ｈ２の正確な位置情報をマーキングすることができる。これにより、ジャイロデータのズレがある場合には修正される。
すなわち、初期位置としてのマンホールＨ１の位置情報、及びマンホールＨ２を通過する際の位置情報に基づいて、自己位置の推定値を補正することにより、ＧＰＳ信号が届かない下水管Ｌ内において管内計測装置Ｕ３の自己位置の推定値を補正することができ、作業者がマンホールに入って計測を行う必要は無く、管内計測の省力化に大いに貢献することができるのである。
【００３７】
管内計測装置Ｕ２が、計測対象となる下水管の最下流位置に到着すると、当該装置Ｕ２を引き上げ、内部データの回収が行われる。
この回収したデータを解析することで、管内計測，下水プラントの運転制御，下水管路の精密地図の作成および下水管内の水質分布図の作成等について、実施形態３についても、実施形態１における場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００３８】
すなわち、長時間にわたるマンホール内作業を伴うことなく、連続的な管内計測が可能になる。これにより、流速分布データを蓄積して集中豪雨などにも対応可能な細やかで適切な下水プラントの運転指針を得ることができ、また、精密な下水管埋設地図を作成して配管の補修工事などを行う際の有用な情報を得ることができる。更に、地域ごとの水質データから有害物質の発生場所を特定するも可能となる。
しかも、この場合、データ中継局１２（実施形態１）やＲＦＩＤタグ２２（実施形態２）のような特別な機器類を下流側のマンホールＨ２に設置する必要無しに、管内計測を行い、より安価な構成で管内計測装置Ｕ３の自己位置の推定値を補正することができるので、より低コストの計測システムの実現に寄与することができる。
【００３９】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
図５は、実施の形態４における下水管の一部の区域を模式的に示す説明図である。
この実施の形態４は、前述の実施の形態１，２及び３で述べた方法を組み合わせたものである。
この実施の形態４の管内計測装置Ｕ４は、その具体構成は図示しなかったが、実施の形態１の管内計測装置Ｕ１の構成要素に加えて、ＲＦＩＤリーダ用アンテナ、並びに周囲の音響特性変化を検出する音響特性検出手段としての音響発振機および収音マイクを備えている。ＲＦＩＤリーダ用アンテナ並びに音響発振機および収音マイクについても、実施形態１におけるアンテナ６と同様の理由で、常に水面よりも上にあるように、管内計測装置Ｕ３の重心が設定されている。尚、この場合についても、マンホールＨ１，Ｈ２，Ｈ３及びＨ４の位置は、好ましくはＧＰＳにより予め精密に測位されている。
【００４０】
本実施形態では、初期位置に対応するマンホールＨ１（第１マンホール）の下流側における次のマンホールＨ２（第２マンホール）には何らの機器も設置されておらず、この第２マンホールＨ２の下流側における次のマンホールＨ３（第３マンホール）に、管内計測装置Ｕ４と通信可能なＲＦＩＤタグ２２が予め配設されている。更に、第３マンホールＨ３の下流側における次のマンホールＨ４（第４マンホール）に、管内計測装置Ｕ４と通信可能なデータ中継局１２が予め設置されている。尚、かかるデータ中継局１２やＲＦＩＤタグ２２の配置箇所としては、位置が既知であり、作業者がアクセス可能な場所であれば、マンホールに限られるものではない。
【００４１】
第１マンホールＨ１から投入された管内計測装置Ｕ４は、下水流Ｗによって流されながら自己位置の推定を開始し、第２マンホールＨ２を通過する際に、実施の形態３で説明した方法でジャイロデータ上に正確な位置をマーキングし、ジャイロデータのズレがある場合には修正される。更にその後、ＲＦＩＤタグ２２を配設した第３マンホールＨ３を通過する際には、実施の形態２で説明した方法により、ジャイロデータ上に正確な位置をマーキングし、ジャイロデータのズレがある場合には修正される。そして、更にその後、データ中継局１２が設置された第４マンホールＨ４を通過する際には、実施の形態１で説明したように、ジャイロデータ上に正確な位置をマーキングし、ジャイロデータのズレがある場合には修正され、更に、これまでに蓄積したデータをデータ中継局１２経由で管理センタ（不図示）送信し、このデータ中継局１２の位置を新たな起点（初期位置）として計測を再開する。
【００４２】
この場合、実施の形態１，２及び３において可能な全ての作用を行うことができ、しかも、下流側の各マンホールＨ２，Ｈ３，Ｈ４のそれぞれについて、その位置に応じた適正な機器構成とすることにより、データ中継局１２やＲＦＩＤタグ２２などの機器の設置コストを抑制して、長距離の下水管Ｌについて比較的低コストで管内計測を行うことが可能になる。
【００４３】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５について説明する。
以上の実施の形態１から４では、管内計測装置Ｕ１からＵ４は何れも、例えば作業者の手によって、初期位置に対応するマンホールＨ１から下水管Ｌ内に投入されるように構成されていた。この代わりに、下水管Ｌ内の水位が上昇し所定の閾値を越えた場合に、自動的に管内計測が開始されるようにすることができる。かかる方式は、管内計測の目的が、実施の形態１で述べたような大雨時などの下水プラントの流入予測である場合に、とりわけ有効である。
【００４４】
図６は、本発明の実施の形態５に係る下水管内における管内計測装置の配置を模式的に示す説明図である。
この図に示すように、本実施形態では、下水管Ｌの管内計測の初期位置に対応した部位に、下水管Ｌ内の通常水位Ｋ１よりも一定距離以上高い所定の高さ位置に設定された保持具Ｊが取り付けられている。この保持具Ｊは、管内計測装置Ｕの下面を載置し得るように、縦断面形状が略皿形に形成されている。
【００４５】
前記管内計測装置Ｕは、前述の実施の形態１から４の何れのタイプであっても良く、予め前記保持具Ｊ上に載置して保持されている。下水管Ｌ内の水位がある前記保持具Ｊにまで至らない状態では、管内計測装置Ｕの放流が開始されることはない。このとき装置Ｕの電源はＯＦＦ状態に維持されるように構成されている。
【００４６】
そして、大雨などで下水管Ｌ内の水位が上昇し、前記保持具Ｊの設置高さに対応する閾値（つまり、計測開始水位Ｋ２）を越えた場合には、装置Ｕが下水に浮いて放流が開始される。このとき、水に触れたことや水に浮いたことをトリガにして、装置Ｕの電源がＯＮ状態に切り替わるように構成されている。この後、管内計測装置Ｕは、下水流と共に移動しながら、実施の形態１からで述べた方法の何れかにより、自己位置の推定、及び自己位置の推定値の補正を行いながらデータ収集を行うようになっている。
【００４７】
図７は、実施の形態５の変形例に係る下水管内における管内計測装置の配置を模式的に示す説明図であるが、この図に示すように、下水管Ｌ内の通常水位Ｋ１よりも上方の複数（本変形例では３つ）の高さ位置に保持具Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃを設置し、これら保持具Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃ上に第１，第２，第３の管内計測装置Ｕａ，Ｕｂ，Ｕｃをそれぞれ載置して保持させておくことにより、下水管Ｌ内の水位が上昇して第１保持具Ｊａの設置高さに対応する閾値（つまり、計測開始水位Ｋａ）を越えた場合には、第１管内計測装置Ｕａが放流されて計測を開始し、水位が更に上昇して第２保持具Ｊｂの設置高さに対応する閾値（つまり、計測開始水位Ｋｂ）を越えた場合には、第２管内計測装置Ｕｂが放流されて計測を開始し、更にまた水位が上昇して第３保持具Ｊｃの設置高さに対応する閾値（つまり、計測開始水位Ｋｃ）を越えた場合には、第３管内計測装置Ｕｃが放流されて計測を開始するように、構成することもできる。
【００４８】
以上、説明したように、この実施の形態５によれば、管内の水位が一定以上になると自動的に、管内計測装置の放流が開始され管内計測が開始されるので、大雨時に作業者がマンホールへ当該装置を投入する作業を不要にすることができる。また、複数回計測を行う場合は均一なデータを得ることができ、より正確な流入予測を行うことができるようになる。
【００４９】
尚、本発明は、以上の実施態様に限定されるものではなく、また、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良あるいは設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る管内計測装置の概略構成を模式的に示す説明図である。
【図２】前記管内計測装置が用いられる下水管の一部の区域を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る下水管の一部の区域を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る下水管の一部の区域を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る下水管の一部の区域を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態５に係る下水管内における管内計測装置の配置を模式的に示す説明図である。
【図７】前記実施の形態５の変形例係る下水管内における管内計測装置の配置を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ カプセル、２ ジャイロ、３ 水質センサ、５ メモリ、６ アンテナ、７ ワイヤレスモジュール、９ マイクロプロセッサユニット、１１ ＧＰＳ受信機、１２ データ中継局、２２ ＲＦＩＤタグ、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４ マンホール、Ｊ，Ｊａ，Ｊｂ，Ｊｃ 保持具、Ｋ２，Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃ 計測開始水位、Ｌ 下水管、Ｕ，Ｕ１〜Ｕ４，Ｕａ〜Ｕｃ 管内計測装置、Ｗ 下水。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水配管の管内の所要データを計測する管内計測装置であって、
自己の初期位置と移動量に基づいて自己位置を推定する自己位置推定手段と、
自己位置に対応した計測値を記憶する記憶手段と、を備え、
管内の水流と共に移動し得る耐水性カプセル内に前記自己位置推定手段と前記記憶手段とを収容してなり、
マンホール位置で得た位置情報に基づいて自己位置の推定値を補正する、
ことを特徴とする管内計測装置。
【請求項２】
前記マンホール内に予め設置されたデータ中継局と通信を行うことによって自己位置の推定値を補正する、ことを特徴とする請求項１に記載の管内計測装置。
【請求項３】
前記マンホール内に予め配設されたＲＦＩＤタグから読み込んだ位置情報に基づいて自己位置の推定値を補正する、ことを特徴とする請求項１に記載の管内計測装置。
【請求項４】
周囲の音響特性変化を検出する音響特性検出手段を更に備え、該音響特性検出手段が周囲の音響特性変化を検出することでマンホール位置の通過を検知して自己位置の推定値を補正する、ことを特徴とする請求項１に記載の管内計測装置。
【請求項５】
前記耐水性カプセルは、前記管内の下水の比重よりも小さい比重を有する、ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の管内計測装置。
【請求項６】
装置外部に対する通信およびデータ収集のための構成要素が管内の水位よりも上方に位置するように設定されている、ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の管内計測装置。
【請求項７】
通過した下水配管内の流速分布を計測する、ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の管内計測装置。
【請求項８】
前記耐水性カプセルが保持手段によって所定高さに保持され、管内の水位が前記所定高さに達した場合に、管内の水流と共に移動を開始し管内計測を開始する、ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の管内計測装置。
【請求項９】
前記自己位置の推定値に基づいて移動軌跡が算出される、ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の管内計測装置。
【請求項１０】
管内の下水の水質を計測する水質計測手段を更に備え、通過した下水配管内の水質分布を計測する、ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の管内計測装置。
【請求項１】
下水配管の管内の所要データを計測する管内計測装置であって、
自己の初期位置と移動量に基づいて自己位置を推定する自己位置推定手段と、
自己位置に対応した計測値を記憶する記憶手段と、を備え、
管内の水流と共に移動し得る耐水性カプセル内に前記自己位置推定手段と前記記憶手段とを収容してなり、
マンホール位置で得た位置情報に基づいて自己位置の推定値を補正する、
ことを特徴とする管内計測装置。
【請求項２】
前記マンホール内に予め設置されたデータ中継局と通信を行うことによって自己位置の推定値を補正する、ことを特徴とする請求項１に記載の管内計測装置。
【請求項３】
前記マンホール内に予め配設されたＲＦＩＤタグから読み込んだ位置情報に基づいて自己位置の推定値を補正する、ことを特徴とする請求項１に記載の管内計測装置。
【請求項４】
周囲の音響特性変化を検出する音響特性検出手段を更に備え、該音響特性検出手段が周囲の音響特性変化を検出することでマンホール位置の通過を検知して自己位置の推定値を補正する、ことを特徴とする請求項１に記載の管内計測装置。
【請求項５】
前記耐水性カプセルは、前記管内の下水の比重よりも小さい比重を有する、ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の管内計測装置。
【請求項６】
装置外部に対する通信およびデータ収集のための構成要素が管内の水位よりも上方に位置するように設定されている、ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の管内計測装置。
【請求項７】
通過した下水配管内の流速分布を計測する、ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の管内計測装置。
【請求項８】
前記耐水性カプセルが保持手段によって所定高さに保持され、管内の水位が前記所定高さに達した場合に、管内の水流と共に移動を開始し管内計測を開始する、ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の管内計測装置。
【請求項９】
前記自己位置の推定値に基づいて移動軌跡が算出される、ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の管内計測装置。
【請求項１０】
管内の下水の水質を計測する水質計測手段を更に備え、通過した下水配管内の水質分布を計測する、ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の管内計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２８６６５４（Ｐ２００８−２８６６５４Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３２３３６（Ｐ２００７−１３２３３６）
【出願日】平成１９年５月１８日（２００７．５．１８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１８日（２００７．５．１８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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