特開 2023-116365 振動センサ設置支援システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023116365

(43)【公開日】2023-08-22

(54)【発明の名称】振動センサ設置支援システム

(51)【国際特許分類】

   F17D 5/06 20060101AFI20230815BHJP

   G01M 3/24 20060101ALI20230815BHJP

【ＦＩ】

F17D5/06

G01M3/24 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022019132

(22)【出願日】2022-02-09

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】小山 晃広

(72)【発明者】

【氏名】杉田 悠介

【テーマコード（参考）】

2G067

3J071

【Ｆターム（参考）】

2G067AA13

2G067BB22

2G067CC02

2G067DD13

2G067EE13

3J071AA12

3J071CC17

3J071DD30

3J071EE06

3J071EE19

3J071EE30

3J071EE37

3J071FF12

3J071FF16

(57)【要約】

【課題】管路網を流れる流体の漏洩を検知する振動センサを、適切な配置で管路網に設置することを容易にすること。
【解決手段】接続された複数の管路要素を有し内部に流体が流れる管路網に設置され、管路網での流体の漏洩を検知する振動センサの管路網内の配置を算出する振動センサ設置支援システムであって、管路網の情報と、設置する振動センサの情報を入力として、流体の漏洩を検知できる振動センサの数を、管路要素毎に設定する最小数以上にしつつ、管路網に設置する振動センサの全数を最小にすることを表す目的とした最適化問題の式を生成し、最適化問題の式を解いて得られる、設置する振動センサの最適設置位置情報を算出して出力する設置位置算出部を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

接続された複数の管路要素を有し内部に流体が流れる管路網に設置され、前記管路網での前記流体の漏洩を検知する振動センサの前記管路網内の配置を算出する振動センサ設置支援システムであって、
前記管路網の情報と、設置する振動センサの情報を入力として、前記流体の漏洩を検知できる前記振動センサの数を、前記管路要素毎に設定する最小数以上にしつつ、前記管路網に設置する前記振動センサの全数を最小にすることを表す目的とした最適化問題の式を生成し、前記最適化問題の式を解いて得られる、設置する前記振動センサの最適設置位置情報を算出して出力する設置位置算出部を有する振動センサ設置支援システム。

【請求項2】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
複数の管路要素の構成情報と、前記複数の管路要素の運用管理に関する情報を含んだ管路網の情報を入力情報として有する振動センサ設置支援システム。

【請求項3】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
振動センサの過去の測定値に関する情報と、前記管路要素の構造特性に漏洩振動の強度や振動減衰に関する理論特性を対応付けた情報を含んだ振動センサの情報を入力情報として有する振動センサ設置支援システム。

【請求項4】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
前記管路網の情報と、設置する振動センサの情報から、振動センサの最適設置位置情報を算出するために必要な入力情報を抽出した入力データセットを生成する設置条件取得部と、前記入力データセットを入力として、前記流体の漏洩を検知できる前記振動センサの数を、前記管路要素毎に設定する最小数以上にしつつ、前記管路網に設置する前記振動センサの全数を最小にすることを表す目的とした最適化問題の式を生成し、前記最適化問題の式を解いて得られる、設置する前記振動センサの数を前記振動センサの配置として算出する、設置位置最適化演算部を有した設置位置算出部を有する振動センサ設置支援システム。

【請求項5】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
管路網の情報と、設置する振動センサの情報から、
前記管路網を構成する管路の構造特性を含めた管路要素テーブルと、
前記管路網を構成する節点の構造特性を含めた節点テーブルと、
前記振動センサの性能特性を含めた振動センサ感度テーブルと、
漏洩振動に関する特性を含めた振動モデルテーブルと、
管路要素での漏洩振動の減衰特性を含めた管路要素振動伝搬モデルテーブル
節点での漏洩振動の減衰特性を含めた節点振動伝搬モデルテーブル
を生成する設置条件取得部を有する振動センサ設置支援システム。

【請求項6】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
管路網を構成する複数の管路要素それぞれに対して、位置情報と、管路要素の構造特性を対応付けた管路要素情報、を入力として前記振動センサの最適設置位置情報を算出する振動センサ設置支援システム。

【請求項7】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
管路網を構成する複数の管路要素それぞれに対して、管路要素の構造特性を考慮した管路要素振動強度減衰特性、を対応付けた管路要素振動伝搬モデル情報、を入力として前記振動センサの最適設置位置情報を算出する振動センサ設置支援システム。

【請求項8】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
管路網を構成する複数の管路要素それぞれに対して、前記複数の管路要素それぞれの両端にある複数の節点の位置情報と、前記複数の節点のそれぞれが前記振動センサを設置する候補とする設置候補節点か否かを表す設置可否値を対応付けた節点情報を入力として前記振動センサの最適設置位置情報を算出する振動センサ設置支援システム。

【請求項9】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
管路網を構成する複数の管路要素それぞれの両端にある複数の節点毎に、節点構造特性を考慮した節点振動強度減衰特性を対応付けた節点振動伝搬モデル情報を入力として前記振動センサの最適設置位置情報を算出する振動センサ設置支援システム。

【請求項10】

請求項８に記載の振動センサ設置支援システムであって、
バルブが設けられている前記節点を優先的に前記設置候補節点に設定する、
振動センサ設置支援システム。

【請求項11】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
振動強度の項と、
前記管路要素での振動の減衰の度合いを表す、管路要素の振動減衰の項と、
前記節点での振動の減衰の度合いを表す、節点の振動減衰の項と、
検知下限振動強度の項と、を含む関数である検知関数を用いて、前記振動センサの最適設置位置情報を算出する振動センサ設置支援システム。

【請求項12】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
管路網があるエリアの地形、地図、施設配置、交通状況、人口構成、などで構成されたエリア情報を入力として前記振動センサの最適設置位置情報を算出する振動センサ設置支援システム。

【請求項13】

請求項８に記載の振動センサ設置支援システムであって、
前記管路網の情報と、前記振動センサの情報と、に基づいて、前記管路要素で前記流体が漏洩して生じる振動を、前記設置候補節点に設置される前記振動センサで検知できるか否かを表す検知可否値を要素とする監視可否行列を算出し、
前記管路網に設置する前記振動センサの数を最小にすることを表す目的関数と、前記複数の管路要素それぞれで、前記流体の漏洩を検知できる前記振動センサの数を、前記振動センサの最小数以上にすることを表し前記監視可否行列を含む制約の式と、を含む最適化問題の式を生成し、
前記最適化問題の式を解いて得られる、前記設置候補節点それぞれに対して設置する前記振動センサの数を前記振動センサの配置として算出する、
振動センサ設置支援システム。

【請求項14】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
前記振動センサの配置における、前記振動センサの最適設置位置情報と、前記振動センサを設置する順序を算出する、振動センサ設置支援システム。

【請求項15】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
前記管路要素毎に設定された、前記管路要素の前記流体の漏洩を検知できる前記振動センサの最小数が２以上に設定される、
振動センサ設置支援システム。

【請求項16】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
プロセッサと、記憶装置とを備え、
前記記憶装置は、前記管路網の情報と、設置する前記振動センサの情報を格納し
前記プロセッサは、
前記管路網を構成する複数の管路要素毎の前記振動センサの最小数が入力されると、前記管路網の情報と、設置する振動センサの情報にもとづいて、前記流体の漏洩を検知できる前記振動センサの数を、前記管路要素毎に設定する最小数以上にしつつ、前記管路網に設置する前記振動センサの全数を最小にすることを表す目的とした最適化問題の式を生成し、前記最適化問題の式を解いて得られる、設置する前記振動センサの最適設置位置情報を算出する設置位置算出部を有する振動センサ設置支援システム。

【請求項17】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
情報を表示する出力装置を備え、
算出した前記振動センサの最適設置位置情報を前記出力装置に出力する、
振動センサ設置支援システム。

【請求項18】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
情報を入力する入力装置を備え、
前記管路網を構成する複数の管路要素毎の前記振動センサの最小数を、前記入力装置を通じて入力されると、前記管路網の情報と、設置する振動センサの情報にもとづいて、前記流体の漏洩を検知できる前記振動センサの数を、入力された前記複数の管路要素毎の前記振動センサの最小数以上にしつつ、前記管路網に設置する前記振動センサの全数を最小にすることを表す目的とした最適化問題の式を生成し、前記最適化問題の式を解いて得られる、設置する前記振動センサの最適設置位置情報を算出する、振動センサ設置支援システム。

【請求項19】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
ネットワークを介して、外部の端末と管路網の情報と振動センサの情報を共有可能な振動センサ設置支援システム。

【請求項20】

請求項１に記載の振動センサ設置支援システムであって、
ネットワークを介して、外部の端末と前記振動センサの最適設置位置情報を共有可能な振動センサ設置支援システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接続された複数の管路要素を有し内部に流体が流れる管路網に設置され、管路網での流体の漏洩を検知する振動センサの管路網内の配置を算出する振動センサ設置支援システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、インフラや工場の管路網や、水道の管路網において、管路網を流れる流体の漏洩を検知するセンサの配置を算出する技術が提案されてきた。例えば、特許文献１には、内部を流体が流動可能な複数の配管が接続された管路ネットワーク上における、配管から流体の漏出を音圧で検知する複数のセンサの配置を、配管ごとにあらかじめ設定された重み付け値に基づいて算出する方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１８０５９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１の技術では、配管の構造により配管での振動の減衰のしやすさが変わることや、センサの検知性能を考慮せずに、センサの配置を算出する。これにより、管路ネットワークでセンサが漏出を検知できる範囲を算出できない。その結果、センサで検知できるはずの管路の漏洩が検知できないおそれがあり、センサの配置が適切でない場合があるという課題がある。

【0005】

本発明は、管路網を流れる流体の漏洩を検知する振動センサを、適切な配置で管路網に設置することを容易にする振動センサ設置位置システム、情報処理方法、情報処理プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の振動センサ設置支援システムの一態様は、接続された複数の管路要素を有し内部に流体が流れる管路網に設置され、前記管路網での前記流体の漏洩を検知する振動センサの前記管路網内の配置を算出する振動センサ設置支援システムであって、前記管路網の情報と、設置する振動センサの情報を入力として、前記流体の漏洩を検知できる前記振動センサの数を、前記管路要素毎に設定する最小数以上にしつつ、前記管路網に設置する前記振動センサの全数を最小にすることを表す目的とした最適化問題の式を生成し、前記最適化問題の式を解いて得られる、設置する前記振動センサの最適設置位置情報を算出して出力する設置位置算出部を有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、管路網を流れる流体の漏洩を検知する振動センサを、振動センサの検知範囲を考慮し、管路網を見逃しなく監視可能な配置で管路網に設置することを容易にするという効果がある。さらに、必要な振動センサの最少台数の算出結果にもとづき、振動センサの置き過ぎを回避し、振動センサを管路網に設置するために必要となるエネルギーや生成される二酸化炭素の排出量を減らし、地球温暖化を抑制できるという効果がある。

【0008】

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施するための形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１における振動センサ設置支援システムの機能ブロック図の一例を示す図である。

【図2】実施例１における設置位置算出部の機能ブロック図の一例を示す図である。

【図3】実施例１における管路網情報の構成の一例を示す図である。

【図4】実施例１における振動センサ情報の構成の一例を示す図である。

【図5】実施例１における設置条件取得部の機能ブロック図の一例を示す図である。

【図6】実施例１における設置位置最適化演算部の機能ブロック図の一例を示す図である。

【図7】実施例１における節点テーブルの一例を示す図である。

【図8】実施例１における管路要素テーブルの一例を示す図である。

【図9】実施例１における振動センサ感度テーブルの一例を示す図である。

【図10】実施例１における振動モデルテーブルの一例を示す図である。

【図11】実施例１における節点振動伝搬モデルテーブルの一例を示す図である。

【図12】実施例１における管路要素振動伝搬モデルテーブルの一例を示す図である。

【図13】実施例１の設置位置算出処理の例を示すフローチャートである。

【図14】実施例１における振動センサ設置支援システムのハードウェア構成例を示すブロック図である。

【図15】ユーザが、設置条件を入力するために表示される設置条件入力画面の一例を示す説明図である。

【図16A】検知関数の式の一例を示す図である。

【図16B】検知関数の式の計算例を示す図である。

【図16C】監視可否行列の一例を示す図である。

【図16D】最適化問題の制約の式を説明する図である。

【図16E】最適化問題の式を示す図である。

【図17】検知関数を算出する方法を説明する説明図である。

【図18】監視可否行列を表す表の一例を示す図である。

【図19】振動センサの配置をユーザに表で提示する場合の、表の一例を示す図である。

【図20】振動センサの配置を表す振動センサ配置画面の例を示す説明図である。

【図21】振動センサの配置を表す振動センサ配置画面の例を示す説明図である。

【図22】実施例１の変形例１における、ユーザが、設置条件を入力するために表示される設置条件入力画面の一例を示す説明図である。

【図23】実施例１の変形例２における、節点テーブルの一例を示す図である。

【図24】実施例２における振動センサ設置支援システムの機能ブロック図の一例を示す図である。

【図25】実施例２におけるエリア情報の構成の一例を示す図である。

【図26】実施例２における振動センサ設置支援システムのハードウェア構成例を示すブロック図である。

【図27】実施例２における設置条件取得部の機能ブロック図の一例を示す図である。

【図28】実施例２における節点テーブルの一例を示す図である。

【図29】実施例２における管路要素テーブルの一例を示す図である。

【図30】実施例２における管路要素振動伝搬モデルテーブルの一例を示す図である。

【図31】実施例３における振動センサ設置支援システムの機能ブロック図の一例を示す図である。

【図32】実施例３における設置順序算出部の機能ブロック図の一例を示す図である。

【図33】実施例３における設置順序算出処理の例を示すフローチャートである。

【図34】最適経路をユーザに表で提示する場合の、表の一例を示す図である。

【図35】最短経路を表す最適経路提示画面の例を示す説明図である。

【図36】実施例３の変形例１における振動センサ設置支援システムの機能ブロック図の一例を示す図である。

【図37】実施例３の変形例１における設置順序算出部の機能ブロック図の一例を示す図である。

【図38】実施例４における振動センサ設置支援システムの機能ブロック図の一例を示す図である。

【図39】実施例４の変形例１における振動センサ設置支援システムの機能ブロック図の一例を示す図である。

【図40】実施例５における振動センサ設置支援システムの機能ブロック図の一例を示す図である。

【図41】実施例５における設置位置算出処理の例を示すフローチャートである。

【図42】実施例５における振動センサ設置支援システムのハードウェア構成例を示すブロック図である。

【図43】実施例６における振動センサ設置支援システムの機能ブロック図の一例を示す図である。

【図44】実施例６における設置位置算出処理の例を示すフローチャートである。

【図45】実施例６における、ユーザが、情報取得条件を入力するために表示される情報取得条件入力画面の一例を示す説明図である。

【図46】実施例７における振動センサ設置支援システムの機能ブロック図の一例を示す図である。

【図47】実施例７における設置位置算出処理の例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。実施例は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。

【0011】

図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

【0012】

各種情報の例として、「テーブル」、「リスト」、「キュー」等の表現にて説明することがあるが、各種情報はこれら以外のデータ構造で表現されてもよい。例えば、「ＸＸテーブル」、「ＸＸリスト」、「ＸＸキュー」等の各種情報は、「ＸＸ情報」としてもよい。識別情報について説明する際に、「識別情報」、「識別子」、「名」、「ＩＤ」、「番号」等の表現を用いるが、これらについてはお互いに置換が可能である。

【0013】

同一あるいは同様の機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。また、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。

【0014】

実施例において、プログラムを実行して行う処理について説明する場合がある。ここで、計算機は、プロセッサ（例えばＣＰＵ、ＧＰＵ）によりプログラムを実行し、記憶資源（例えばメモリ）やインターフェースデバイス（例えば通信ポート）等を用いながら、プログラムで定められた処理を行う。そのため、プログラムを実行して行う処理の主体を、プロセッサとしてもよい。同様に、プログラムを実行して行う処理の主体が、プロセッサを有するコントローラ、装置、システム、計算機、ノードであってもよい。プログラムを実行して行う処理の主体は、演算部であれば良く、特定の処理を行う専用回路を含んでいてもよい。ここで、専用回路とは、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）等である。

【0015】

プログラムは、プログラムソースから計算機にインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布サーバまたは計算機が読み取り可能な記憶メディアであってもよい。プログラムソースがプログラム配布サーバの場合、プログラム配布サーバはプロセッサと配布対象のプログラムを記憶する記憶資源を含み、プログラム配布サーバのプロセッサが配布対象のプログラムを他の計算機に配布してもよい。また、実施例において、２以上のプログラムが１つのプログラムとして実現されてもよいし、１つのプログラムが２以上のプログラムとして実現されてもよい。

【実施例0016】

振動センサ設置支援システム１は、インフラや工場等の、接続された複数の管路要素を有し内部に流体が流れる管路網に設置され、管路網での流体の漏洩を検知する振動センサの管路網内の配置を算出する。以下では、「管路網のマップ」を「管路網」と記載する場合がある。また、以下では、１つの例として、管路網を水道管の管路網とし、管路網を流れる流体を水とする。振動センサ設置支援システム１を、水道管の管路網に設置する振動センサの配置を算出することで、振動センサ設置支援システム１は、水道の管路網を流れる水の漏洩を検知する振動センサを適切な配置で管路網に設置することを容易にする。

【0017】

振動センサ設置支援システム１は、管路網を以下の要素を考慮して、振動センサの配置を算出する。
対象管路網とは、管路網において、振動センサを設置して漏洩を監視する範囲の管路網である。
節点とは、管路網において、管の端部（管と管との接続箇所や、管路の終点）、または、管内の流体の流れに影響を与える装置が設けられた箇所である。節点は、例えば、管径が異なる管と管との接続点や管路の分岐点等の管と管との接続点、管路の終点、管内の流体の流れに影響を与える装置（流量制御弁等の制水弁、消火栓、仕切弁）が設けられた箇所である。
設置候補節点とは、振動センサを設置する候補の節点である。設置候補節点から、振動センサを設置する設置節点が選択される。
管路要素とは、配管（管）であり、両端に節点がある。

【0018】

振動センサは、設置節点に設置され、水（流体）漏洩により生じる振動を検知（例えば、所定の周波数の振動強度、検知時刻や振動の定常性に関する特徴に基づく検知）して、振動センサが接続されている漏洩監視装置（不図示）に、所定の周波数の振動強度や、振動している旨の情報を出力できる。漏洩監視装置は、振動センサから、所定の周波数の振動強度や、振動している旨の情報を受け取ることで、振動センサが設置されている節点の周辺にある節点または管路要素から水（流体）が漏洩していることを検出できる。振動センサで検知する振動とは、配管を伝わる振動に限らず、空気や液体を伝わる音に由来する振動も含める。

【0019】

＜システム構成＞
図１は、実施例１における振動センサ設置支援システム１の機能ブロック図の一例を示す図である。図１に示すように、振動センサ設置支援システム１は、管路網情報１１、振動センサ情報１２、設置位置算出部１３、最適設置位置情報１４を有しており、管路網情報１１と振動センサ情報１２は設置位置算出部１３の入力であり、最適設置位置情報１４は設置位置算出部１３の出力である。

【0020】

図３は管路網情報（管路網の情報）１１の構成を示したものであり、管路網情報１１は管路網の管路に関する情報を網羅的に含んでいる。例えば管路構成情報３１や運用管理情報３２などを網羅する情報であり、電子化された管路管理データや、管路網の運用や管理に関するデータ、紙面に管路図が印刷された資料や、紙面をスキャンして必要情報を電子データとして抽出したものなどが該当する。

【0021】

図４は振動センサ情報１２の構成を示したものであり、振動センサ情報１２は、利用する振動センサの仕様や過去の検知結果（振動センサの過去の測定値に関する情報）などを含む情報を網羅的に含む測定データ４１、管路網からの流体の漏洩により生じる漏洩振動の特徴や伝搬減衰特徴をモデル化した解析値や理論値などの振動に関する情報を網羅的に含む理論データ４２などで構成されている。測定データ４１は、例えば振動センサの検知下限値に関するデータや、周波数帯域ごとの感度特性などに加え、過去取得された振動センサの検知結果を含む。理論データ４２は、例えば漏洩によって生じる振動の想定強度や管路構造に依存した振動減衰特徴などの数式化したモデルなどの振動の伝搬特性に関わるデータなどが該当する。これらの情報は、対応付けることができ、振動センサ情報（振動センサの情報）は、振動センサの過去の測定値に関する情報と、管路要素の構造特性に漏洩振動の強度や振動減衰に関する理論特性を対応付けた情報を含んでいる。

【0022】

図２は設置位置算出部１３の構成を表すブロック図である。設置位置算出部１３は設置条件取得部２１と設置位置最適化演算部２２、入力データセット２３を有している。設置条件取得部は管路網情報１１および振動センサ情報１２を用いて入力データセット２３を出力する。設置位置最適化演算部２２は入力データセット２３を用いて最適設置位置情報１３を出力する。

【0023】

図５は設置条件取得部２１の構成を表すブロック図である。設置条件取得部２１は管路網情報１１と振動センサ情報１２を参照し入力データセット２３を作成する。入力データセット２３は節点テーブル５１、管路要素テーブル５２、振動センサ感度テーブル５３、振動モデルテーブル５４、節点振動伝搬モデルテーブル５５、管路要素振動伝搬モデルテーブル５６を有している。

【0024】

管路網情報１１の管路構成情報３１、運用管理情報３２からは節点テーブル５１、管路要素テーブル５２が出力され、振動センサ情報１２の測定データ４１、理論データ４２からは、振動センサ感度テーブル５３、振動モデルテーブル５４、節点振動伝搬モデルテーブル５５、管路要素振動伝搬モデルテーブル５６が出力される。

【0025】

節点テーブル５１は、詳細は図７を用いて後述するが、管路網におけるそれぞれの節点と、その性状や運用に関する構成情報と、を対応付けて格納する。

【0026】

管路要素テーブル５２は、詳細は図８を用いて後述するが、管路網におけるそれぞれの管路要素と、その性状や運用に関する構成情報と、を対応付けて格納する。

【0027】

振動センサ感度テーブル５３は、詳細は図９を用いて後述するが、振動センサの種類と、振動センサの感度に関する情報と、を対応付けて格納する。

【0028】

振動モデルテーブル５４は、詳細は図１０を用いて後述するが、管路要素の性状に関する構成情報と、漏洩点での振動特性に関する情報と、を対応付けて格納する。

【0029】

節点振動伝搬モデルテーブル５５は、詳細は図１１を用いて後述するが、節点の性状に関する構成情報と、節点における振動の伝搬過程での振動減衰特性に関する情報と、を対応付けて格納する。

【0030】

管路要素振動伝搬モデルテーブル５６は、詳細は図１２を用いて後述するが、管路要素の性状に関する構成情報と、管路要素における振動の伝搬過程での振動減衰特性に関する情報と、を対応付けて格納する。

【0031】

図６は設置位置最適化演算部２２の構成を表すブロック図である。設置位置最適化演算部２２は、入力データセット２３を利用し演算部６１で最適設置位置情報１４を算出する処理を実施する。演算部６１の処理については図１３のフローチャートを用いて詳細を後述するが、前記設置条件取得部２１で作成した入力データセット２３を用いて、振動センサの配置と各配置箇所における検知範囲を算出する。そして、振動センサの配置を、出力装置を用いて出力する。

【0032】

図１４は、実施例１における振動センサ設置支援システム１のハードウェア構成例を示すブロック図である。図１４に示すように、振動センサ設置支援システム１は、プロセッサ１４１、主記憶装置１４２、副記憶装置１４３、入力装置１４４、出力装置１４５、これらを接続するバス１４６を有している。振動センサ設置支援システム１は、例えばＰＣやサーバーコンピューターのような一般的な情報処理装置で実現できる。

【0033】

プロセッサ１４１は、副記憶装置１４３に記憶されたデータやプログラムを主記憶装置１４２に読み出して、プログラムによって定められた処理を実行する。

【0034】

主記憶装置１４２は、ＲＡＭなどの揮発性記憶素子を有し、プロセッサ１４１が実行するプログラムや、データを記憶する。

【0035】

副記憶装置１４３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）など不揮発性記憶素子を有し、プログラムやデータ等を記憶する装置である。副記憶装置１４３には、上述した、管路網情報１１、振動センサ情報１２を格納している。

【0036】

また、副記憶装置１４３には、設置位置算出プログラム１３ａがインストールされている。図２を用いて上述した、設置位置算出部１３とは、副記憶装置１４３に記憶されている設置位置算出プログラム１３ａを、プロセッサ１４１が主記憶装置１４２に読み出して実行することにより実現される。設置位置算出プログラム１３ａは、図示を省略したが、設置条件取得プログラム２１ａと、設置位置最適化演算プログラム２２ａとを含む。設置位値算出部１３は、図２を用いて上述した様に、設置条件取得部２１と、設置位置最適化演算部２２とを含む。設置条件取得部２１は、副記憶装置１４３に副記憶装置１４３に記憶されている設置条件取得プログラム２１ａを、プロセッサ１４１が主記憶装置１４２に読み出して実行することにより実現される。また、設置位置最適化演算部２２は、副記憶装置１４３に副記憶装置１４３に記憶されている設置位置最適化演算プログラム２２ａを、プロセッサ１４１が主記憶装置１４２に読み出して実行することにより実現される。

【0037】

入力装置１４４は、キーボードやマウスなどのユーザの操作を受け付ける装置であり、ユーザの操作により入力された情報を取得する。出力装置１４５は、ディスプレイなど情報を出力する装置であり、例えば画面への表示により情報をユーザに提示する。

【0038】

＜各種データ構造＞
図７は、節点テーブル５１の一例を示す図である。節点ＩＤ７０１は、複数の節点のそれぞれの節点を識別する節点ＩＤである。位置７０２は、複数の節点それぞれの位置を表す位置情報であり、例えば、緯度経度で表す。属性情報７０３は、節点の属性（種類）の情報である。節点の属性は、例えば、管径が異なる管と管との異管接続点、管路の分岐点、管路の終点等の節点に接続された管の種類の情報や、流量制御弁等の制水弁、消火栓、仕切弁等の管内の流体の流れに影響を与える装置の種類の情報である。
バルブ値７０４は、節点が、バルブが設けられている節点か否かを表す。節点が、バルブが設けられている節点の場合は、バルブ値７０４は１（バルブ値７０４＝１）に設定されており、節点が、バルブが設けられていない節点の場合は０（バルブ値７０４＝０）に設定されている。
分岐分類７０５は、節点の分岐の構成を特定する値である。属性情報７０３が分岐でない場合は、分岐分類７０５は０（分岐分類７０５＝０）に設定され、属性情報７０３が分岐である場合は、分岐数や分岐管の材質や管径に応じて異なる分岐の構成を識別する値が入る。
設置可否値７０６とは、節点が振動センサを設置する候補とする設置候補節点か否かを表す。設置可否値７０６では、節点が設置候補節点の場合は１（設置可否値７０６＝１）に設定されており、節点が設置候補節点ではない場合は０（設置可否値７０６＝０）に設定されている。「複数の節点と、複数の節点のそれぞれが振動センサを設置する候補とする設置候補節点か否かを表す設置可否値を対応付けた節点情報」は、例えば、図７の節点テーブル５１において、節点ＩＤ７０１と、設置可否値７０６である。

【0039】

以上で説明したように節点テーブル５１は、管路網を構成する節点の構造特性（属性情報７０３、バルブ値７０４、分岐分類７０５）を含めた管路要素テーブルである。また、節点テーブル５１は、管路網を構成する複数の管路要素それぞれに対して、複数の管路要素それぞれの両端にある複数の節点の位置情報（位置７０２）と、複数の節点のそれぞれが振動センサを設置する候補とする設置候補節点か否かを表す設置可否値７０６を対応付けた節点情報である。

【0040】

振動を検知しやすい節点として、バルブが設けられている節点があげられる。そこで、バルブが設けられているバルブ値７０４が１の節点の設置可否値を１（設置可否値７０６＝１）とする。また、バルブ値７０４が０の節点の設置可否値は適宜設定する。

【0041】

これにより、バルブが設けられている節点を優先的に設置候補節点に設定できる。この様に設定することで、バルブが設けられている節点が優先的に、振動センサの設置する設置節点に設定され、これにより、より確実に管路網の水（流体）の漏洩を検知できる。

【0042】

また、管路要素の長さが、管路要素の末端に設置された振動センサで、管路要素をまんべんなく検知できないほど長い場合、管路要素内に管内の流体の流れに影響を与える装置がなくとも、管路要素の途中に節点を設定する。

【0043】

図８は、管路要素テーブル５２の一例を示す図である。管路要素ＩＤ８０１は、管路要素それぞれを識別するＩＤである。末端節点ＩＤ１の列８０２は、管路要素が一端側で接続されている節点の節点ＩＤである。末端節点ＩＤ２の列８０３は、管路要素が他端側で接続されている節点の節点ＩＤである。管種８０４は、管路要素の管の材質を表す。

【0044】

管長８０５は、管路要素の長さである。管壁厚８０６は、管路要素を構成する管の厚みである。管径８０７は、管路要素を構成する管の直径である。圧力８０８は、管路要素内の想定された圧力である。敷設年数８０９は、管路の敷設時からの経過年数である。過去修繕日８１０は、過去漏洩が発生した管路要素である場合はその漏洩の修繕日である。

【0045】

以上で説明したように、管路要素テーブル５２は、管路網を構成する管路の構造特性（管種８０４、管長８０５、管壁厚８０６、管径８０７、圧力８０８）を含めた管路要素テーブルである。また、管路要素テーブル５２は、管路網を構成する複数の管路要素それぞれに対して、位置情報（末端節点ＩＤ１の列８０２、末端節点ＩＤ２の列８０３）と、管路要素の構造特性（管種８０４、管長８０５、管壁厚８０６、管径８０７、圧力８０８）を対応付けた管路要素情報である。

【0046】

図９は、振動センサ感度テーブル５３の一例を示す図である。振動センサ感度テーブル５３は、設置候補節点（節点）に設置される振動センサの検知下限振動強度を格納している。振動センサ感度テーブル５３の振動センサＩＤ９０１は、振動センサの型番９０２を識別するＩＤである。センサ型番９０２は、振動センサの型番である。検知下限振動強度９０３は、振動センサが検知できる最小の振動強度の値である。検知下限振動強度９０３は、振動の複数の周波数に対して、振動センサが検知できる最小の振動強度の値を含んでいる。図９では、検知下限振動強度９０３の単位を任意単位（ａ．ｕ．）としたが、振動強度の単位は適宜変更でき、例えば、（ｇ）や、（ｄＢ）としてもよい。以上で説明したように、振動センサ感度テーブル５３は、振動センサの性能特性（検知下限振動強度９０３）を含めた振動センサ感度テーブルである。

【0047】

図１０は、振動モデルテーブル５４の一例を示す図である。ＩＤ１００１は、振動モデルの係数（振動強度Ａ）を識別するＩＤである。図１０の、管種８０４、管壁厚８０６、圧力８０８は図８と同様の、管路要素の性状を表す値である。また、漏洩量１００２は、管路要素で想定される水（流体）の漏洩量、漏洩孔形状１００３は、漏洩箇所の孔の構造特徴である。周波数１００４は、漏洩により生じる振動の想定される周波数である。振動強度Ａの列１００５は、管路要素で、水（流体）が漏洩して振動が生じる場合の漏洩地点で想定される振動強度Ａである。振動モデルとは、管路要素の構成や漏洩量、漏洩孔形状に応じて想定される、漏洩によって生じる振動の強度を表す関数である。図１０の振動強度Ａの列１００５は、管種８０４、管壁厚８０６、管径８０７、圧力８０８、漏洩量１００２、漏洩孔形状１００３、周波数１００４などに基づき、実験や理論式によって算出される。

【0048】

以上で説明したように、振動モデルテーブル５４は、漏洩振動に関する特性（周波数１００４、振動強度Ａの列１００５）を含めた振動センサ感度テーブルである。
図１１は、節点振動伝搬モデルテーブル５５の一例を示す図である。ＩＤ１１０１は、節点の振動減衰量Ｂを識別するＩＤである。節点振動伝搬モデルとは、節点の構成の情報に基づいて、漏洩により生じる振動が管路網の節点を伝わることによる減衰を表す関数である。減衰量Ｂの列１１０２は、後述する振動伝搬モデルの減衰の項「Ｂ」の算出結果であり、節点を振動が伝達することによる振動の減衰のしやすさを表す。

【0049】

図１１の減衰量Ｂの列１１０２は、属性情報７０３、分岐分類７０５、周波数１００４などに基づき、実験や理論式によって算出される。以上で説明したように、節点振動伝搬モデルテーブル５５は、節点での漏洩振動の減衰特性（減衰量Ｂの列１１０２）を含めた節点振動伝搬モデルテーブルである。また、節点振動伝搬モデルテーブル５５は、管路網を構成する複数の管路要素それぞれの両端にある複数の節点毎に、節点構造特性（属性情報７０３、分岐分類７０５）を考慮した節点振動強度減衰特性（減衰量Ｂの列１１０２）を対応付けた節点振動伝搬モデル情報である。

【0050】

図１２は、管路要素振動伝搬モデルテーブル５６の一例を示す図である。ＩＤ１２０１は、管路要素の振動減衰量αを識別するＩＤである。管路要素振動伝搬モデルとは、管路要素の構成の情報に基づいて、漏洩により生じる振動が管路網の管路要素を伝わることによる減衰を表す関数である。図１１の周波数１００４は、漏洩により生じる振動の想定される周波数である。減衰量αの列１２０２は、後述する振動伝搬モデルの減衰の項「α」の算出結果であり、管路要素を振動が伝達することによる振動の減衰のしやすさを表す。

【0051】

図１２の減衰量αの列１２０２は、管種８０４、管長８０５、管壁厚８０６、管径８０７、圧力８０８、周波数１００４などに基づき、実験や理論式によって算出される。

【0052】

以上で説明したように、管路要素振動伝搬モデルテーブル５６は、管路要素での漏洩振動の減衰特性（減衰量αの列１２０２）を含めた管路要素振動伝搬モデルテーブルである。また、管路要素振動伝搬モデルテーブル５６は、管路網を構成する複数の管路要素それぞれに対して、管路要素の構造特性（管種８０４、管長８０５、管壁厚８０６、管径８０７、圧力８０８）を考慮した管路要素振動強度減衰特性、を対応付けた管路要素振動伝搬モデル情報である。

【0053】

以上の説明において、「複数の管路要素それぞれに対して、位置情報、流体が漏洩して生じる振動の振動強度、管路要素構造特性を考慮した管路振動強度減衰特性、を対応付けることが可能な管路要素情報」は、例えば、図８の管路要素テーブル５２と、図１０の振動モデルテーブル５４と、図１２の管路要素振動伝搬モデルテーブル５６とを含む情報である。

【0054】

管路要素情報の「位置情報」は、管路要素の両端の位置に関する情報であり、例えば、図８の管路要素テーブル５２の末端節点ＩＤ１の列８０２および末端節点ＩＤ２の列８０３である。図８の管路要素テーブル５２に示すように、複数の管路要素それぞれに対して、位置情報が対応付けられている。また、これらの末端節点ＩＤと、図７の節点テーブル５１の節点ＩＤ７０１と位置７０２から、複数の管路要素それぞれの両端の地図上の位置を算出できる。

【0055】

また、管路要素情報の「流体が漏洩して生じる振動の振動強度」は、管路要素で流体が漏洩して生じる振動の振動強度Ａであり、例えば、図１０の振動モデルテーブル５４の振動強度Ａの列１００５である。図１０の振動モデルテーブル５４において、振動強度Ａの列１００５の振動強度Ａは、周波数１００４ごとに、図１０の管種８０４、管壁厚８０６、管径８０７、圧力８０８に対応付けられており、これらはさらに、図８の管路要素テーブル５２の管種８０４、管壁厚８０６、管径８０７、圧力８０８および管路要素ＩＤ８０１（すなわち、複数の管路要素それぞれ）に対応付けられている。これにより、複数の管路要素それぞれに対して、任意の漏洩量１００２、漏洩孔形状１００３における「流体が漏洩して生じる振動の振動強度」を対応付けられる。

【0056】

また、管路要素情報の「管路要素構造特性」は、管路要素での振動減衰に関連する管路要素の構造の情報であり、例えば、図８の管路要素テーブル５２および図１２の管路要素振動伝搬モデルテーブル５６の、管種８０４、管長８０５、管壁厚８０６、管径８０７、圧力８０８である。図１２の管種８０４、管長８０５、管壁厚８０６、管径８０７、圧力８０８は、図８の管路要素テーブル５２の管種８０４、管長８０５、管壁厚８０６、管径８０７、圧力８０８および管路要素ＩＤ８０１（すなわち、複数の管路要素それぞれ）に対応付けられている。これにより、複数の管路要素それぞれに対して、「管路要素構造特性」が対応付けられる。

【0057】

また、管路要素情報の「管路構造特性を考慮した管路振動強度減衰特性」は、管路要素での振動減衰に関連する管路要素の構造の情報（管路要素構造特性）に基づいて算出される、管路での振動の減衰による振動強度の低下に関する値である。「管路振動強度減衰特性」は、例えば、図１２の管路要素振動伝搬モデルテーブル５６の減衰量αの列１２０２である。上述した様に、減衰量αの列１２０２（管路要素振動強度減衰特性）は、管種８０４、管長８０５、管壁厚８０６、管径８０７、圧力８０８（管路要素構造特性）に基づき、周波数１００４ごとに実験や理論式によって算出されている。これにより、「管路振動強度減衰特性」は、管路構造特性が考慮されている。

【0058】

そして、「複数の管路要素それぞれの両端にある複数の節点と、複数の節点毎に節点構造特性を考慮した節点振動強度減衰特性を対応付けることが可能な節点情報」は、例えば、図７の節点テーブル５１と、図１０の振動モデルテーブル５４と、図１１の節点振動伝搬モデルテーブル５５とを含む情報である。

【0059】

ここで、「節点構造特性」は、節点での振動減衰に関連する節点の構造の情報であり、例えば、図７の節点テーブル５１の属性情報７０３である。図７の節点テーブル５１において、属性情報７０３（節点構造特性）は、節点ＩＤ７０１（すなわち、複数の節点）と、対応付けられている。また、図１１の属性情報７０３、分岐分類７０５は、図７の節点テーブル５１の属性情報７０３、分岐分類７０５および節点ＩＤ７０１（すなわち、複数の節点それぞれ）に対応付けられる。これにより、複数の節点それぞれに対して、「節点構造特性」が対応付けられる。

【0060】

また、「節点構造特性を考慮した節点振動強度減衰特性」は、節点での振動減衰に関連する節点の構造の情報（節点構造特性）に基づいて算出される、節点での振動の減衰による振動強度の低下に関する値である。
この「節点振動強度減衰特性」は、例えば、図１１の節点振動伝搬モデルテーブル５５の減衰量Ｂの列１１０２である。上述した様に、減衰量Ｂの列１１０２は、属性情報７０３と、分岐分類７０５に基づき、実験や理論式によって算出されている。これにより、「節点振動強度減衰特性」は、節点構造特性が考慮されている。なお、各データテーブルを構成する項目は図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２に示した項目に限らず、任意に追加可能である。

【0061】

＜処理手順＞
振動センサの配置を算出するために、振動センサ設置支援システム１のユーザは図１４の入力装置１４４を操作して、振動センサの配置の算出を要求する配置算出要求信号を、振動センサ設置支援システム１に入力する。振動センサ設置支援システム１は、配置算出要求信号を取得すると、設置条件取得部２１が、設置条件入力画面情報を出力装置１４５に送信する。

【0062】

設置条件入力画面情報は、振動センサの配置を算出するために必要な設置条件をユーザが入力するために、出力装置１４５に設置条件入力画面を表示させる情報である。設置条件入力画面情報には、管路網マップの情報を含んでいる。管路網マップは、複数の節点の節点のそれぞれの節点ＩＤと位置情報と、複数の管路要素それぞれの管路要素の両端に接続された節点ＩＤとを含む、管路要素の地図である。

【0063】

ユーザは出力装置１４５に表示された設置条件入力画面から、振動センサの型番、振動センサを設置する対象の対象管路網、対象管路網内の管路要素毎に対する管路要素の流体の漏洩を検知できる振動センサの最小数ｍｐ等の、設置条件を設定できるようになっている。以上の設置条件には振動センサの型番を含むが、振動センサの性能を特定する情報であれば、振動センサの型番の代わりとすることができる。

【0064】

図１５は、ユーザが、設置条件を入力するために、出力装置１４５に表示される設置条件入力画面の一例を示す説明図である。図１５に示す設置条件入力画面１５００は、管路網マップ１５０１と、振動センサ設置範囲選択枠１５０２と、マップ拡大ボタン１５０３と、マップ縮小ボタン１５０４と、振動センサ型番入力欄１５０５と、最小数入力欄１５０６と、決定ボタン１５０７とを備えている。

【0065】

図１５の管路網マップ１５０１には、白塗りの丸で示す節点ｖ１～ｖ８と、実線で示す管路要素ｐ１～ｐ８を含む。管路網マップ１５０１において、破線で示す振動センサ設置範囲選択枠１５０２で囲まれた範囲の管路網が、振動センサの配置を算出する対象の対象管路網に設定される。ユーザは、入力装置１４４のマウスなどで、設置条件入力画面１５００に表示される管路網マップを、東西南北に動かすことができる。また、ユーザがマップ拡大ボタン１５０３を押すと管路網マップ１５０１は拡大して表示される。また、ユーザがマップ縮小ボタン１５０４を押すと管路網マップ１５０１は縮小して表示される。ユーザは、振動センサ設置範囲選択枠１５０２の位置や大きさを、マウスなどを使用して変更して、対象管路網を設定できるようになっている。なお、図１５では、振動センサ設置範囲選択枠１５０２を矩形の枠で示したが、振動センサ設置範囲選択枠１５０２の形状は矩形に限らない、例えば、ユーザがマウスなどを使って、対象管路網を囲う丸などの曲線を描き、描いた曲線を振動センサ設置範囲選択枠１５０２としてもよい。

【0066】

振動センサ型番入力欄１５０５は、振動センサの型番をユーザが入力する欄である。最小数入力欄１５０６は、振動センサ設置範囲選択枠１５０２内の管路要素それぞれに対して、管路要素の流体の漏洩を検知できる振動センサの最小数ｍｐをユーザが入力する欄である。最小数入力欄１５０６には、振動センサ設置範囲選択枠１５０２内の全ての管路要素の管路要素ＩＤと、振動センサの最小数ｍｐの入力欄を有する。また、最小数入力欄１５０６の管路要素ＩＤは、振動センサ設置範囲選択枠１５０２の変更に応じて、振動センサ設置範囲選択枠１５０２内の管路要素ＩＤとなるよう、自動的に変更されるようになっている。例えば、図１５の例では、管路要素ＩＤがｐ１の管路要素ｐ１に、最小数ｍｐは１に設定されている。これは、管路要素ｐ１に漏洩が生じた場合に、１（ｍｐ＝１）以上の振動センサが、管路要素ｐ１の漏洩を検知できるように設定することを表している。

【0067】

ユーザは、振動センサ設置範囲選択枠１５０２で、振動センサを設置する対象とする対象管路網を選択し、振動センサ型番入力欄１５０５に振動センサの型番を入力し、最小数入力欄１５０６に、対象管路網内にある管路要素毎に、管路要素の流体の漏洩を検知できる振動センサの最小数ｍｐを入力して、振動センサの最小数ｍｐを設定する。そして、ユーザは、決定ボタン１５０７を押すようになっている。すると、振動センサの型番、対象管路網の範囲内にある管路要素の管路要素ＩＤと振動センサの最小数ｍｐとを対応付けた振動センサ最小数情報などの設置条件を保存するようになっている。ここで、設置条件を保存した振動センサ設置支援システム１は、設置条件取得部２１（図２参照）にて、設置条件取得処理を実行して、設置条件と、管路網情報１１と、振動センサ情報１２とに基づいて入力データセット２３を作成し保存すると、振動センサ設置支援システム１の設置位置算出部１３により実行される、設置位置算出処理を実行する。

【0068】

図１６Ａ～図２１を参照しつつ、図１３を用いて振動センサ設置支援システム１の設置位置算出部１３により実行される設置位置算出処理について説明する。

【0069】

図１３は、設置位置算出処理の例を示すフローチャートである。

【0070】

以下の説明で、便宜的に、対象管路網に、管路要素ｐ１～ｐｍ、設置候補節点ｗ１～ｗｎが含まれているとする。

【0071】

振動センサ設置支援システム１は、あらかじめ設定された設置条件もしくは外部から入力された設置条件（管路要素毎に設定された、管路要素の流体の漏洩を検知できる振動センサの最小数ｍｐを含む）を保存する（ステップＳ１３１）。

【0072】

次に、振動センサ設置支援システム１は、監視対象管路網内にある振動センサの設置候補節点を抽出する（ステップＳ１３２）。ステップＳ１３１にて保存した設置条件には、対象管路網に含まれる管路要素の管路要素ＩＤの情報を含む。そこで、ステップＳ１３２では、振動センサ設置支援システム１は、管路要素ＩＤを用い、管路要素テーブル５２の管路要素ＩＤ８０１、末端節点ＩＤ１の列８０２、末端節点ＩＤ２の列８０３を参照して、対象管路網に含まれる節点の節点ＩＤを抽出する。そして、節点テーブル５１の節点ＩＤ７０１、設置可否値７０６（設置候補節点識別情報）を参照して、設置可否値７０６が１（設置可否値＝１）の節点（節点ＩＤ）を、設置候補節点ｗ１～ｗｎとし、保存する。

【0073】

次に、振動センサ設置支援システム１は、振動強度Ａと節点の振動減衰量Ｂと管路要素の振動減衰量αに基づき、検知関数ＦＶｉｊを算出し、さらに、検知可否値ｃｉｊを算出する（ステップＳ１３３）。検知関数ＦＶｉｊは、設置候補節点ｗｊに振動センサが設置された場合に、管路要素ｐｉの漏洩により生じる振動が、設置候補節点ｗｊに設置された振動センサでの振動の検知のしやすさを表す関数である。検知関数ＦＶｉｊは、振動強度Ａと節点の振動減衰量Ｂと管路要素の振動減衰量α、検知下限振動強度Ｌに基づいて算出され、これにより、漏洩振動が管路網を伝わることによる減衰が考慮されている。

【0074】

上述した様に、入力データセット２３に含まれる、振動センサ感度テーブル５３と振動モデルを含む振動モデルテーブル５４と振動伝搬モデルを構成する節点振動伝搬モデルテーブル５５と管路要素振動伝搬モデルテーブル５６は、設置位置算出部２１が、振動センサ情報１２に格納された測定データ４１、理論データ４２に基づき読み出して作成されている。

【0075】

図１６Ａは、検知関数ＦＶｉｊの一例を示す図である。図１６Ａの式（１）は、検知関数ＦＶｉｊの式の一例である。検知関数ＦＶｉｊは、式（１）以外の検知関数であってもよい。

【0076】

図１６Ａの式（１）の検知関数ＦＶｉｊは、振動強度の項「振動強度Ａ」と、管路要素の振動減衰の項「α」と、節点の振動減衰の項「Ｂ」と、センサの感度の項「検知下限振動強度Ｌ」と、を含む。換言すれば、検知関数ＦＶｉｊは、振動強度Ａと、管路要素の振動減衰量αと、節点の振動減衰量Ｂと、検知下限振動強度Ｌを変数とする関数である。

【0077】

振動強度の項「振動強度Ａ」は、管路要素で水（流体）が漏洩して生じる振動の振動強度Ａの項である。振動強度Ａは、管路要素の構成によって定まる。振動強度Ａの取得については、振動センサ設置支援システム１は、図８に示す管路要素テーブル５２から、漏洩を想定する管路要素の管種８０４、管壁厚８０６、管径８０７、圧力８０８を抽出し、これらに対応する振動強度Ａおよび周波数Ｑを、図１０に示す振動モデルテーブル５４の振動強度Ａの列１００５および周波数１００４から抽出し、振動強度Ａおよび周波数Ｑとする。なお、漏洩量をユーザが入力し、入力された漏洩量に基づいて振動強度Ａを算出しても良い。

【0078】

管路要素の振動減衰の項「α」は、管路要素での振動の減衰の度合いを表し、管路要素の構成によって定まる。振動減衰の項「α」は、管路要素の管径や管種、管長によって定まる値である。例えば、ある管路要素に振動が伝わることで、振動強度は「α」倍になる。振動減衰の項「α」の取得については、振動センサ設置支援システム１は、図８に示す管路要素テーブル５２から、漏洩を想定する管路要素の管種８０４、管長８０５、管壁厚８０６、管径８０７、圧力８０８を抽出する。次に、抽出したこれらと、上述の振動モデルテーブル５４から抽出した周波数Ｑと、に対応する管路要素の振動減衰量αを、図１２に示す管路要素振動伝搬モデルテーブル５６の減衰量αの列１２０２から抽出し、管路要素の振動減衰量αとする。なお、管路要素での漏洩量をユーザが入力し、入力された漏洩量に基づいて、振動センサ設置支援システム１が管路要素の振動減衰量αを算出しても良い。また、管路要素の振動減衰量αをユーザが入力しても良い。

【0079】

節点の振動減衰の項「Ｂ」は、節点での振動の減衰の度合いを表し、伝搬経路上の節点の構成によって定まる。振動減衰の項「Ｂ」は、節点に接続された管路要素の管径や分岐数等によって定まる。例えば、１個の節点を振動が伝わると、振動強度は「Ｂ」倍になる。振動減衰の項「Ｂ」の取得については、振動センサ設置支援システム１は、図７に示す節点テーブル５１から、属性情報７０３、分岐分類７０５を抽出する。次に、振動センサ設置支援システム１は、抽出したこれらと、上述の振動モデルテーブル５４から抽出した周波数Ｑと、に対応する節点の振動減衰量Ｂを、図１１に示す節点振動伝搬モデルテーブル５５の減衰量Ｂの列１１０２から抽出し、振動減衰量Ｂとする。なお、管路要素での漏洩量をユーザが入力し、入力された漏洩量に基づいて振動減衰量Ｂを算出しても良い。また、節点の振動減衰量Ｂをユーザが入力しても良い。

【0080】

検知下限振動強度の項「検知下限振動強度Ｌ」は、振動強度Ａに対応する周波数Ｑにおける振動センサの感度の項であり、振動センサの種類によって定まる。検知下限振動強度Ｌの取得については、振動センサ設置支援システム１は、図１０に示す振動モデルテーブル５４から、上記の様に抽出した振動強度Ａに対応する周波数Ｑと、設定条件に含まれる振動センサの型番と、に対応する検知下限振動強度を、図９に示す振動センサ感度テーブル５３から抽出し、検知下限振動強度Ｌとする。

【0081】

振動センサ設置支援システム１は、次に、管路要素の振動減衰の項「α」を管路要素毎に算出するとともに、節点の振動減衰の項「Ｂ」を節点毎に算出する。

【0082】

図１７は、検知関数ＦＶｉｊを算出する方法を説明する説明図である。図１６Ｂは、図１７における検知関数ＦＶｉｊの式の例を示す図である。図１７は、対象管路網の管路要素ｐ１～ｐ７それぞれに管路要素の振動減衰の項「α」を示し、節点ｖ１～ｖ８それぞれに節点の振動減衰の項「Ｂ」を示した。また、図１７では、設置候補節点を白塗りの破線の丸で示し、設置候補節点でない節点を白塗りの実線の丸で示し、管路要素を実線で示した。

【0083】

図１７において、例えば、管路要素ｐ２で漏洩し、漏洩による振動（振動強度Ａ２）を節点（設置候補節点）ｖ３に設置された振動センサで検出する場合の検知関数ＦＶ２３は、図１６Ｂの式（２）になる。なお、設置候補節点は図７の節点テーブル５１の設置可否値７０６の列の値に従って決定され、設置可否値７０６が１（設置可否値＝１）の節点である。

【0084】

また、例えば、図１７において、管路要素ｐ２で漏洩し、漏洩による振動（振動強度Ａ２）を節点（設置候補節点）ｖ７に設置された振動センサで検出する場合の検知関数ＦＶ２７は、図１６Ｂの式（３）になる。図１６Ｂの式（３）は、管路要素ｐ２で漏洩し、漏洩による振動が、管路要素ｐ２から、節点ｖ３、管路要素ｐ５、節点ｖ６、管路要素ｐ６、節点ｖ７に伝わる、節点ｖ６を経由する経路の検知関数の式である。ここで、節点ｖ６を経由する経路を代表経路とし、この経路に関する検知関数を、検知関数ＦＶ２７とした。管路要素ｐ２から節点ｖ７へ振動が伝わる経路には、他に、節点ｖ４を経由する経路（管路要素ｐ２の漏洩による振動が、管路要素ｐ２から、節点ｖ３、管路要素ｐ３、節点ｖ４、管路要素ｐ７、節点ｖ７に伝わる）もある。節点ｖ６を経由する経路を代表経路とした理由は、節点ｖ６を経由する経路の検知関数の値の方が、節点ｖ４を経由する経路の検知関数の値よりも大きい（すなわち、振動の減衰が小さい）からである。

【0085】

この様に振動センサが設置される設置候補節点ｗｊと、漏洩が生じる管路要素ｐｉに対する検知関数ＦＶｉｊは、設置候補節点ｗｊと管路要素ｐｉの間の代表経路の検知関数とする。すなわち、管路要素ｐｉと設置候補節点ｗｊの間に、複数の経路が存在する場合、複数の経路のうちで、検知関数の値が最も大きくなる経路（すなわち、最も振動の減衰が小さい経路）を代表経路とし、代表経路の検知関数を、検知関数ＦＶｉｊとする。なお、計算の簡略化のため、経路上の管路要素の管長の合計が最も短い経路、もしくは分岐の属性を有し、分岐数が１より大きい節点の数が最も少ない経路を、代表経路として算出した検知関数ＦＶを使用してもよい。

【0086】

検知関数ＦＶにおいて、振動強度の項「Ａ」と、管路要素の振動減衰の項「α」と節点の振動減衰の項「Ｂ」を含む減衰式Ｆ（α，Ｂ）との積は、振動センサに伝わる振動の振動強度となっており、この振動強度が、センサの感度の項「検知下限振動強度Ｌ」よりも大きい場合（１＜検知関数ＦＶ）には、振動センサが振動を検知できるとみなす。

【0087】

そこで、検知関数ＦＶの値が１よりも大きい場合（１＜検知関数ＦＶ）、振動センサが漏洩を検知でき、検知可否値ｃを１（検知可否値ｃ＝１）とする。一方、検知関数ＦＶの値が１以下の場合（検知関数ＦＶ≦１）には、振動センサが漏洩を検知できず、検知可否値ｃを０（検知可否値ｃ＝０）とする。なお、１≦検知関数ＦＶの場合に検知可否値ｃを１にし、検知関数ＦＶ＜１の場合に検知可否値ｃを０に設定しても良い。

【0088】

振動センサ設置支援システム１は、以上の様に、検知関数ＦＶｉｊを算出し、さらに、検知関数ＦＶｉｊについて検知可否値ｃｉｊを算出する。すなわち、対象管路網には、管路要素ｐ１～ｐｍ、設置候補節点ｗ１～ｗｎが含まれている。管路要素ｐ１～ｐｍそれぞれと、設置候補節点ｗ１～ｗｎそれぞれに対して、管路要素ｐｉで漏洩し、漏洩による振動を設置候補節点ｗｊに設置された振動センサで検出する場合の検知関数ＦＶｉｊを算出し、さらに、検知関数ｉｊから検知可否値ｃｉｊを算出する。

【0089】

上述した様に、検知可否値ｃｉｊの値は、設置候補節点ｗｊに振動センサが設置され、管路要素ｐｉで漏洩した場合に、漏洩による振動を設置候補節点ｗｊに設置された振動センサで検知できる場合には１（ｃｉｊ＝１）となり、検知できない場合には０（ｃｉｊ＝０）となる。

【0090】

次に、振動センサ設置支援システム１は、検知可否値ｃｉｊから監視可否行列Ｃを生成する（ステップＳ１３４）。ステップＳ１３３の処理では、管路要素ｐ１～ｐｍそれぞれと、設置候補節点ｗ１～ｗｎそれぞれに対して、検知可否値ｃｉｊを算出した。ステップＳ１０４の処理では、管路要素ｐ１～ｐｍを行とし、設置候補節点ｗ１～ｗｎを列とする配置で、検知可否値ｃｉｊを要素とする監視可否行列Ｃを生成する。

【0091】

図１８は、監視可否行列Ｃを表す表の一例を示す図である。図１８の表は図１７に示す管路要素ｐ１～ｐ８と、設置候補節点ｖ２、ｖ４、ｖ６、ｖ７と、に対する検知可否値ｃｉｊの表である。図１８の検知可否値の表で、例えば、節点ｖ２の列で、管路要素ｐ１の行の検知可否値ｃ１２は１（ｃ１２＝１）となっており、これは、設置候補節点ｖ２に振動センサが設置された場合に、設置された振動センサが管路要素ｐ１の漏洩を検知できることを表している。また、例えば、設置候補節点ｖ４の列で、管路要素ｐ１の行の検知可否値ｃ１４は０（ｃ１４＝０）となっており、これは、設置候補節点ｖ４に振動センサが設置された場合に、設置された振動センサが管路要素ｐ１の漏洩を検知できないことを表している。

【0092】

図１６Ｃは、監視可否行列Ｃの一例を示す図である。図１６Ｃの式（４）の監視可否行列Ｃは、図１８の表を行列で表した監視可否行列Ｃである。図１８の表の検知可否値ｃｉｊの値の配置と、図１６Ｃの式（４）の監視可否行列Ｃの要素の検知可否値ｃｉｊの配置は同じである。

【0093】

次に、振動センサ設置支援システム１は、監視可否行列Ｃを用いて、最適化問題の式を生成する（ステップＳ１３５）。

【0094】

設置候補節点ｗｊに設置された振動センサの数をｘｊ（通常は０または１）とする。検知可否値ｃｉｊと、設置候補節点ｗｊの振動センサの数ｘｊとの積、ｃｉｊ・ｘｊは、以下に説明するように、管路要素ｐｉの漏洩を検知可能な、設置候補節点ｗｊに設置された振動センサの数となる。すなわち、設置候補節点ｗｊに設置された振動センサが、管路要素ｐｉの漏洩を検知できない場合（検知可否値ｃｉｊ＝０）も、設置候補節点ｗｊに振動センサが設置されていない場合（設置候補節点ｗｊの振動センサの数ｘｊ＝０）も、ｃｉｊ・ｘｊは０（ｃｉｊ・ｘｊ＝０）となる。一方、設置候補節点ｗｊに設置された振動センサが、管路要素ｐｉの漏洩を検知でき（検知可否値ｃｉｊ＝１）かつ、設置候補節点ｗｊに振動センサが１つ以上設置されている（設置候補節点ｗｊの振動センサの数ｘｊ≧１）場合には、ｃｉｊ・ｘｊは１以上（ｃｉｊ・ｘｊ≧１）となる。以上の様に、ｃｉｊ・ｘｊは、管路要素ｐｉの漏洩を検知可能な、設置候補節点ｗｊに設置された振動センサの数となる。

【0095】

図１６Ｄは、最適化問題の制約の式を説明する図である。管路要素ｐｉの漏洩を検知できる振動センサの総数ｔｉは、管路要素ｐｉの漏洩を検知可能な、設置候補節点ｗ１～ｗｎに設置された振動センサの総数（全数）となり、図１６Ｄの式（５）で算出できる。

【0096】

管路要素ｐｉの漏洩を検知できる振動センサの数ｔｉが、振動センサの最小数ｍｐｉ以上（ｔｉ≧ｍｐｉ）となることを、全ての管路要素ｐ１～ｐｍについて表すと、図１６Ｄの式（６）～式（８）となる。

【0097】

上述したが、「管路要素ｐ１～ｐｍ毎に設定された、管路要素ｐｉの流体の漏洩を検知できる振動センサの最小数ｍｐｉ（管路要素毎に設定された最小数）」は、ステップＳ１３１にて取得した設定条件に含まれている。また、図１６Ｄの式（６）～式（８）を、行列とベクトルを用いて表すと、図１６Ｄの式（９）になる。図１６Ｄの式（９）の、ｍ次の列ベクトルである、振動センサ数ベクトルＴ＝（ｔ１，ｔ２，・・・，ｔｍ）、振動センサの最小数ベクトルｍｐ＝（ｍｐ１，ｍｐ２，・・・，ｍｐｍ）と、ｎ次の列ベクトルである設置センサ数ベクトルｘ＝（ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎ）、ｍ×ｎ行列である監視可否行列Ｃにより、図１６Ｄの式（９）は、式（１０）で表すことができる。

【0098】

以上で説明した、図１６Ｄの式（６）～式（８）、式（９）および式（１０）は、最適化問題における制約の式に相当する。これらの制約の式は、「複数の管路要素ｐ１～ｐｍそれぞれで、水（流体）の漏洩を検知できる振動センサの数ｘｉを、振動センサの最小数ｍｐｉ以上にすること」を意味する。

【0099】

図１６Ｅは、最適化問題の式を示す図である。図１６Ｅの式（１１）～式（１５）は、最適化問題の式の例である。図１６Ｅの式（１１）は、最適化問題の目的関数の式である。図１６Ｅの式（１１）において、設置センサ数ベクトルｘ（成分は１以上か０）と設置センサ数ベクトルｘとの内積は、設置する振動センサの総数となる。目的関数の図１６Ｅの式（１１）は、「対象管路網に設置する振動センサの数を最小にすること」を意味する。図１６Ｅの式（１２）は、図１６Ｄの式（１０）であり、最適化問題における制約の式である。また図１６Ｅの最適化問題の式（１１）および式（１２）は、図１６Ｅに示す式（１３）～式（１５）で表すことができる。図１６Ｅに示す式（１３）～式（１５）において、各変数は以下の通りである。
ｖは、設置候補節点を表し、Ｖは全設置候補節点の集合を表す。
ｐは、管路要素を表し、Ｐは全管路要素の集合を表す。
ｘ_ｖは、設置候補節点ｖに設けられる振動センサの数を表し、値は０か１以上である（すなわち、ｘ_ｖは、設置候補節点ｗｊに設置された振動センサの数ｘｊを表す）。
ｃ_ｐｖは、振動センサが設置候補節点ｖに設置され、管路要素ｐに漏洩が生じた場合に、設置候補節点ｖに設置された振動センサが、管路要素ｐの漏洩を検知できるか否かを１と０で表す検知可否値であり、監視可否行列Ｃと同じ意味をもつ。
ｍｐは、管路要素ｐごとに設定された、管路要素ｐの漏洩を検知できる振動センサの最小数ｍｐ（最低監視数）である。

【0100】

図１６Ｅに示す式（１３）の内容は、上述した目的関数の図１６Ｅに示す式（１１）であり、「対象管路網に設置する振動センサの数を最小にすること」ことを意味する。また、図１６Ｅに示す式（１４）の内容は、上述した制約の式（１２）であり、「複数の管路要素ｐ１～ｐｍそれぞれで、水（流体）の漏洩を検知できる振動センサの数ｘｉを、振動センサの最小数ｍｐｉ以上にすること」を意味する。

【0101】

そして、図１６Ｅに示す最適化問題の式（１１）および式（１２）、最適化問題の式（１３）～式（１５）は、一般に整数計画問題と呼ばれる問題に属する。ステップＳ１３５にて、振動センサ設置支援システム１は、図１６Ｅに示す最適化問題の式（１１）および式（１２）を生成する。ここで、最適化問題の式（１１）に、監視可否行列Ｃが含まれており、ステップＳ１３４にて振動センサ設置支援システム１が算出した監視可否行列Ｃを使用する。監視可否行列Ｃを算出することで、上述した図１６Ｄの式（６）～式（８）に含まれるｍ×ｎ個の検知可否値ｃを、１つの監視可否行列Ｃにまとめることができる。

【0102】

次に、振動センサ設置支援システム１は、ステップＳ１３５にて生成した最適化問題の式を解く（ステップＳ１３６）。最適化問題の式の解は、設置候補節点ｗ１～ｗｎそれぞれに対して設置する振動センサの数ｘ１～ｘｎであり、これを振動センサの配置を表す最適設置位置情報とする。すなわち、振動センサ設置支援システム１は、最適化問題の式を解いて得られる、設置候補節点ｗ１～ｗｎそれぞれに対して設置する振動センサの数ｘ１～ｘｎの情報である、設置候補節点ｗ１～ｗｎそれぞれの節点IDと振動センサの数ｘ１～ｘｎとを対応付けた情報を、を振動センサの配置を表す最適設置位置情報として算出する。

【0103】

最適化問題の式を解く方法には、例えば、厳密最適解を求める場合、分枝限定法を用いることができる。また、例えば、ヒューリスティックに最適化問題の式を解く方法として、シミュレーテッドアニーリングや遺伝的アルゴリズム等を用いることができる。さらには、目的に応じて、その他の最適化手法や複数の手法を組み合わせて用いてもよい。なお、最適化問題の式等に、さらに所望の制約の式を加えるなどにより、振動センサの配置の条件に所望の条件を追加できる。この条件は、例えば、各管路要素が、極力均一の数の振動センサで検出できるような、検知可能なセンサ数の均一度の条件である。

【0104】

次に、振動センサ設置支援システム１は、ステップＳ１３６にて解いた最適化問題の解を、振動センサの配置を表す最適設置位置情報として出力して、処理を終了する（ステップＳ１３７）。最適化問題の解は、上述した様に、設置候補節点ｗ１～ｗｎそれぞれに対して設置する振動センサの数ｘ１～ｘｎであり、振動センサの配置を表す最適設置位置情報である。

【0105】

最適化問題の解（最適設置位置情報）の出力は、次のような出力でよい。例えば、最適設置位置情報を、出力装置１４５に出力して、最適設置位置情報に含まれる振動センサの配置を出力装置１４５に表示（提示）させる。最適化問題の解を含むファイルを送信する。最適化問題の解を含むファイルを記憶させる。

【0106】

図１９は、振動センサの配置（最適設置位置情報）をユーザに表で提示する場合の、表の一例を示す図である。図１９の表では、配置候補に対して、設置候補節点ｖ２、ｖ４、ｖ６、ｖ７に設置される振動センサの数（０か１以上）を表に示した。例えば、図１９に示す表において、配置候補１では、設置候補節点ｖ２およびｖ７には、１台の振動センサを設置し、設置候補節点ｖ４およびｖ６には振動センサを設置しないことを表している。配置候補１は配置候補２よりも優先度が高い。優先度は、配置する振動センサ台数、各管路要素の最低監視数、振動センサが管路網をカバーする度合いであるカバー率、検知範囲の重なり具合である重複度などの観点で設定しても良い。なお、カバー率は、対象管路網内の全管路要素数に対する、振動センサが漏洩を検知できる管路要素の割合（＝漏洩を検知できる管路要素数／全管路要素数）である。

【0107】

図２０および図２１は、振動センサの配置を表す振動センサ配置画面の例を示す説明図である。図２０および図２１において、振動センサが設置される設置節点ｖ２、ｖ７を、二重丸で示した。

【0108】

図２０に示す振動センサ配置画面２０００では、設置節点毎に、画面を分割し、分割した画面の設置接点に設置された振動センサが検知できる管路要素を実線で示し、振動センサが検知できない管路要素を破線で示している。図２０の振動センサ配置画面２０００では、上側の管路網では、設置節点ｖ２に振動センサが設置された場合に、実線で示す管路要素ｐ１～ｐ３、ｐ５の漏洩は、設置節点ｖ２に設置された振動センサで検知でき、破線で示す管路要素ｐ４、ｐ６～ｐ８の漏洩は振動センサで検知できないことを示している。一方、振動センサ配置画面２０００の下側では、設置節点ｖ７に振動センサが設置された場合に、実線で示す管路要素ｐ３、ｐ４、ｐ６～ｐ８の漏洩は設置節点ｖ７に設置された振動センサで検知でき、破線で示す管路要素ｐ１、ｐ２、ｐ５の漏洩は振動センサで検知できないことを示している。なお、図２０では、節点や管路要素を区別するために、二重丸、破線、実線を用いて表示する例を示したが、節点や管路要素を区別するための表示方法は、適宜変更でき、例えば、線の太さや色などを変更する方法でもよい。

【0109】

図２１の振動センサ配置画面２１００では、振動センサを配置する全ての設置節点ｖ２、ｖ７に振動センサを設置した場合に、管路要素を検知できる振動センサの数を線の多重度で示している。すなわち、図２１の振動センサ配置画面２１００では、１つの振動センサで漏洩が検知される管路要素（管路要素ｐ３以外）を一重線で示し、２つの振動センサで漏洩が検知される管路要素ｐ３を二重線で示した。この様に、図２１の振動センサ配置画面２１００では、管路要素ｐｉの漏洩を検知できる振動センサの数を、線の多重度で表すことにより、ユーザは、管路要素ｐの漏洩を検知できる振動センサの数を容易に把握することができる。なお、図２１の振動センサ配置画面２１００では、節点や管路要素を区別するために、二重丸、一重線、二重線を用いて表示する例を示したが、節点や管路要素を区別するための表示方法は、適宜変更でき、例えば、線の太さや色などを変更する方法でもよい。

【0110】

このように、実施例１では、振動センサ設置支援システム１は、管路網情報１１（管路網の情報）と、振動センサ情報１２（振動センサの情報）を入力として、最適化問題の式を生成して、管路網内での振動配置を算出する（図２参照）。これにより、管路網を流れる水（流体）の漏洩を検知する振動センサを、振動センサの検知範囲を考慮し、管路網を見逃しなく監視可能な配置で管路網に設置することを容易にするという効果がある。さらに、必要な振動センサの最少台数の算出結果にもとづき、振動センサの置き過ぎを回避し、振動センサを管路網に設置するために必要となるエネルギーや生成される二酸化炭素の排出量を減らし、地球温暖化を抑制できるという効果がある。

【0111】

また、管路構成情報（複数の管路要素の構成情報）３１と、複数の管路要素の運用管理に関する運用管理情報３２を含む管路網情報１１（図３参照）を入力情報として有し、最適設置位置情報は、管路網情報１１に基づいて算出される。これにより、振動センサ設置支援システム１は、より適切な管路網内での振動センサの配置を算出できるという効果がある。

【0112】

また、振動センサの過去の測定値に関する情報と、前記管路要素の構造特性に漏洩振動の強度や振動減衰に関する理論特性を対応付けた情報を含む振動センサ情報（振動センサの情報）１２を入力情報として有し、最適設置位置情報は、振動センサ情報１２に基づいて算出される。これにより、振動センサ設置支援システム１は、より適切な管路網内での振動センサの配置を算出できるという効果がある。

【0113】

また、振動センサ設置支援システム１は、入力データセット２３を生成し、入力データセット２３に基づいて、管路網内での振動センサの配置を算出する（図２参照）。これにより、振動センサ設置支援システム１は、より確実に管路網内での振動センサの配置を算出できるという効果がある。

【0114】

また、設置条件取得部は、節点テーブル（節点情報）５１と、管路要素テーブル（管路要素情報）５２と、振動センサ感度テーブル（振動センサ感度情報）５３と、振動モデルテーブル（振動モデル情報）５４と、節点振動伝搬モデルテーブル（節点振動伝搬モデル情報）５５と、管路要素振動伝搬モデルテーブル（管路要素振動伝搬モデル情報）５６と、を含む入力データセット２３を生成する（図５参照）。これにより、振動センサ設置支援システム１は、より確実に管路網内での振動センサの配置を算出できるという効果がある。

【0115】

また、管路要素テーブル（管路要素情報）５２は、管路要素それぞれに対して、位置情報と、管路要素の構造特性とを対応付けた情報を含む（図８参照）。これにより、振動センサ設置支援システム１は、より確実に管路網内での振動センサの配置を算出できるという効果がある。

【0116】

また、振動センサ設置支援システム１は、管路網を構成する複数の管路要素それぞれに対して、管路要素の構造特性を考慮した管路要素振動強度減衰特性、を対応付けた管路要素振動伝搬モデル情報（図１２参照）、を入力として前記振動センサの最適設置位置情報を算出する。これにより、振動センサ設置支援システム１は、より確実に管路網内での振動センサの配置を算出できるという効果がある。

【0117】

また、振動センサ設置支援システム１は、複数の節点のそれぞれが振動センサを設置する候補とする設置候補節点か否かを表す設置可否値を対応付けた節点情報を入力として、振動センサの最適設置位置情報を算出する。これにより、振動センサ設置支援システム１は、より確実に管路網内での振動センサの配置を算出できるという効果がある。

【0118】

また、振動センサ設置支援システム１は、複数の節点毎に、節点構造特性を考慮した節点振動強度減衰特性を対応付けた節点振動伝搬モデルテーブル（節点振動伝搬モデル情報）５５を入力として、振動センサの最適設置位置情報を算出する。これにより、振動センサ設置支援システム１は、より確実に管路網内での振動センサの配置を算出できるという効果がある。

【0119】

また、振動センサ設置支援システム１は、振動強度Ａの項と、管路要素の振動減衰量αの項と、節点の振動減衰量Ｂの項と、検知下限振動強度Ｌの項とを含む関数である、検知関数ＦＶを用いて、管路網内での振動センサの配置を算出する。これにより、振動センサ設置支援システム１は、より容易に管路網内での振動センサの配置を算出できるという効果がある。

【0120】

また、振動センサ設置支援システム１は、管路要素毎の振動センサの最小数が入力され、入力された管路要素毎の振動センサの最小数に基づいて管路網内での振動センサの配置を算出する。これにより、振動センサ設置支援システム１は、より好適な管路網内での振動センサの配置を算出できるという効果がある。

【0121】

また、振動センサ設置支援システム１は、最適設置位置情報を出力装置１４５に出力する。これにより、振動センサ設置支援システム１は、容易にユーザに、管路網内での振動センサの配置を提示できるという効果がある。

【0122】

また、管路要素毎の振動センサの最小数は、入力装置１４４を用いて入力される。これにより、振動センサ設置支援システム１は、容易に管路要素毎の振動センサの最小数を設定できるという効果がある。

【0123】

また、振動センサ設置支援システム１は、管路網情報１１と、振動センサ情報１２とに基づいて、設置候補節点に設置される振動センサが、管路要素の流体の漏洩を検知できるか否かを表す検知可否値ｃを要素とする監視可否行列Ｃを算出する。これにより、管路網の配管の分岐や管径等の配管構造や、センサの検知性能を考慮して、センサの配置の算出を容易にするという効果がある。

【0124】

そして、振動センサ設置支援システム１は、上述した図１６Ｄの式（６）～式（８）に含まれるｍ×ｎ個の検知可否値ｃを１つの監視可否行列Ｃにまとめて扱うことができる。このため、振動センサ設置支援システム１は、振動センサの配置をより容易に算出できるという効果がある。

【0125】

そして、振動センサ設置支援システム１は、管路網に設置する振動センサの数を最小にすることを表す目的関数を生成する。また、振動センサ設置支援システム１は、全ての管路要素で、管路要素ｐｉの流体の漏洩を検知できる振動センサの数を振動センサの最小数ｍｐｉ以上にすることを表し監視可否行列を含む制約の式を生成する。これにより、振動センサ設置支援システム１は、目的関数の式と、制約の式とを含む最適化問題の式を生成する。また、振動センサ設置支援システム１は、最適化問題の式を解いて、設置候補節点（設置節点）それぞれに設置する振動センサの数と設置候補節点の節点ＩＤおよび位置情報を振動センサの配置として算出できるという効果がある。

【0126】

従って、振動センサ設置支援システム１は、振動センサのより適切な配置を算出し、かつ、振動センサの配置をより容易に算出できる。これにより、振動センサ設置支援システム１は、管路網を流れる流体の漏洩を検知する振動センサを適切な配置で管路網に設置することを容易にするという効果がある。

【0127】

そして、振動センサを適切な配置で管路網に設置するために必要となるエネルギーや生成される二酸化炭素の排出量を減らし、地球温暖化を抑制できるという効果がある。

【0128】

また、振動センサ設置支援システム１は、検知可否値ｃの算出に、一例として図１６Ａの式（１）の検知関数を用いる。これにより、管路要素の管径、長さ、分岐、センサの感度を適切に考慮して、センサの配置を算出できるという効果がある。

【0129】

また、検知関数ＦＶｉｊを算出するために、振動伝搬モデルのうち、管路要素の振動減衰の項「α」を管路要素毎に算出するとともに、節点の振動減衰の項「Ｂ」を節点毎に算出する（図１７参照）。そして、算出した管路要素毎の振動減衰の項と、節点毎の振動減衰の項とを組み合わせて、検知関数ＦＶｉｊを算出し、検知可否値ｃｉｊを算出する（図１６Ｂの式（２）及び式（３）参照）。これにより、管路要素毎の振動減衰の項と、節点毎の振動減衰の項の算出を１度で済ますことができる。従って、より計算量を少なくして、振動センサの配置を算出できる。すなわち、より容易に振動センサの配置を算出できるという効果がある。

【0130】

なお、検知関数ＦＶｉｊを算出するために、管路要素の振動減衰の項「α」を、全ての管路要素に対して算出せずに、一部の管路要素に対する振動減衰の項の算出を適宜省いても良い。また、節点の振動減衰の項「Ｂ」を、全ての節点に対して算出せずに、一部の節点に対する振動減衰の項の算出を適宜省いても良い。

【0131】

＜＜変形例１＞＞
変形例１の振動センサ設置支援システム１が、実施例１の振動センサ設置支援システム１と異なる点は、管路要素毎に設定された、管路要素の水（流体）の漏洩を検知できる振動センサの最小数ｍｐが２以上に設定される点にある。

【0132】

変形例１の振動センサ設置支援システム１は、上述した、設置条件入力画面を表示させる設置条件入力画面情報が、次の点で異なる。設置条件入力画面情報には、それぞれの管路要素に対して検知できる振動センサの最小数ｍｐを２以上に設定させる情報含む。

【0133】

図２２は、変形例１における、ユーザが、設置条件を入力するために表示される設置条件入力画面の一例を示す説明図である。図２２の設置条件入力画面２２００には、それぞれの管路要素に対して検知できる振動センサの最小数ｍｐが２以上に設定されるよう、振動センサの最小数入力欄２２０６に、２未満（例えば、１や０）が入力されると、自動的に２に置き替える。このように、自動的に２に置き替える情報が、設置条件入力画面情報に含まれる。

【0134】

これにより、変形例１の振動センサ設置支援システム１は、全ての管路要素で、管路要素の漏洩を検知できる振動センサの数が、２以上となるよう、振動センサの配置を算出する。従って、変形例１の振動センサ設置支援システム１は、管路要素の漏洩を、２つ以上の設置節点に設置された振動センサで検知し得るため、管路要素で漏洩が生じた場合に、漏洩をより確実に検知できるという効果がある。

【0135】

なお、あらかじめ、振動センサ設置支援システム１が、管路要素内で、２つ以上のセンサで検出できる部分を算出しておき、その個所の漏洩が２つ以上のセンサで検知されることを、漏洩個所の特定に用いてもよい。

【0136】

＜＜変形例２＞＞
変形例２の振動センサ設置支援システム１が、実施例１の振動センサ設置支援システム１と異なる点は、振動センサを設置した場合に、振動センサと漏洩監視装置（不図示）との無線通信接続が容易な節点を、優先的に設置候補節点に設定する点にある。上述したが、漏洩監視装置は、振動センサから、無線通信接続で、所定の周波数の振動強度や、振動している旨の情報を受け取ることで、振動センサが設置されている節点の周辺にある節点または管路要素から水（流体）が漏洩していることを検出できる。

【0137】

変形例２の振動センサ設置支援システム１は、図７を用いて説明した節点テーブル５１において、振動センサを設置した場合に、振動センサと漏洩監視装置（不図示）との無線通信接続が容易な節点の設置可否値７０６を１とする。

【0138】

図２３には、変形例２における、節点テーブルの一例を示す図である。図２３の節点テーブル５１では、図７に示す実施例１の節点テーブル５１のバルブ値７０４に換えて、接続容易値２３０４を有している。接続容易値２３０４は、節点が、振動センサを設置した場合に、振動センサと漏洩監視装置（不図示）との接続が容易な節点か否かを表す。振動センサを設置した場合に、振動センサと漏洩監視装置（不図示）との接続が容易な節点は、接続容易値２３０４が１（接続容易値２３０４＝１）に設定されており、接続が容易でない節点は、接続容易値２３０４が０（接続容易値２３０４＝０）に設定されている。そして、接続容易値２３０４が１（接続容易値２３０４＝１）の節点の設置可否値を１（設置可否値＝１）とする。また、接続容易値２３０４が０（接続容易値２３０４＝０）の節点の設置可否値は適宜設定する。

【0139】

上述した様に、設置可否値７０６が１（設置可否値＝１）の節点、すなわち、振動センサを設置した場合に、振動センサと漏洩監視装置（不図示）との接続が容易な節点は、優先的に設置候補節点に設定される。このため、振動センサを設置した場合に、振動センサと漏洩監視装置（不図示）との接続が容易な節点は、優先的に設置候補節点に設定され、ひいては、振動センサを設置する設置節点に優先的に設定される。そして、振動センサを設置した場合、振動センサと漏洩監視装置（不図示）との接続が容易な節点に対して、振動センサを容易に取り付けることができる。これにより、振動センサを適切な配置で設置することがより容易になるという効果がある。

【実施例0140】

図２４は、実施例２における振動センサ設置支援システム１の機能ブロック図の一例を示す図である。実施例２の振動センサ設置支援システム１が、実施例１の振動センサ設置支援システム１と異なる点は、実施例１の振動センサ設置支援システム１に加えて、エリア情報２４１を備えており、エリアの地形、地質、地図、施設配置、交通状況、人口構成、などのエリア情報を考慮して、振動センサの配置を算出することができる点である。エリア情報２４１は、管路網のあるエリアの、自然環境の情報や、社会環境の情報といった地理的な情報である。なお、実施例２の振動センサ設置支援システム１で、実施例１の振動センサ設置支援システム１と同様の機能を有する部分や構成には、同一符号を付与し、説明を省略する。

【0141】

図２５は、実施例２における、エリア情報２４１の構成を表すブロック図を示している。エリア情報２４１は管路網が設けられているエリアに関する情報を網羅しており、地形、施設配置や、人口構成、道路などの情報を網羅的に含む地図情報２５１、道路の交通量などの交通状況を網羅的に含む交通情報２５２、土壌などの地質情報を網羅的に含む地質情報２５３などで構成されている。エリア情報２４１は、例えば電子化されたデータや、交通状況や地形画像などを含む衛星データ、人口などの統計データ、地質調査に関するデータ、紙面に地図が印刷された資料をスキャンして必要情報を電子データとして抽出したものなどから取得される。

【0142】

図２６は、実施例２における振動センサ設置支援システム１のハードウェア構成例を示すブロック図である。図２６に示すように、振動センサ設置支援システム１は、図１４の構成に加えて、副記憶装置１４３内にエリア情報２４１を有している。

【0143】

図２７は、実施例２における、設置条件取得部２１のブロック図を示している。図２７の設置条件取得部２１は管路網情報１１、振動センサ情報１２に加えエリア情報２４１を参照して入力データセット２３を出力（生成）する構成となっている。

【0144】

図２８は、実施例２における、節点テーブル５１の一例を示す図である。図２６の節点テーブル５１では、図７に示す節点テーブル５１に加え新たな列である近隣施設２８０１が追加されている。近隣施設２８０１はエリア情報２４１に基づき節点の近くの代表的な施設情報を識別するものである。

【0145】

図２９には、実施例２における、管路要素テーブル５２の一例を示す図である。図２９の管路要素テーブル５２は、図８に示す管路要素テーブル５２に加え新たな列である土壌２９０１が追加されている。土壌２９０１は、管路要素のあるエリアの土壌の種類を表す。

【0146】

図３０は、実施例２における、管路要素振動伝搬モデルテーブル５６の一例を示す図である。図３０の管路要素振動伝搬モデルテーブル５６は、図１２に示す管路要素振動伝搬モデルテーブル５６に加え新たな列である土壌２９０１が追加されている。土壌２９０１は、実施例２の管路要素テーブル５２の土壌２９０１と対応付けることができ、管路要素のあるエリアの土壌の種類を表す。管路要素の周囲に振動がどの程度伝わるかは、管路要素のあるエリアの土壌の種類によって異なる。このため、管路要素の振動減衰量αの値は、管路要素の周囲にある土壌の種類（すなわち土壌２９０１）によって変化する。

【0147】

実施例２の管路要素テーブル５２においても、管路要素の振動減衰量の列αは、管路要素での振動の減衰の度合いを表し、管路要素の構成によって定まる。振動減衰量の列αは、管路要素の管径や管種、管長に加えエリア情報２４１から取得された値によって定まる値である。例えば、ある管路要素に振動が伝わることで、振動強度は、管路要素の振動減衰量α倍になるように設定される。振動センサ設置支援システム１は、振動減衰量αを次のように取得する。まず、振動センサ設置支援システム１は、図２９に示す管路要素テーブル５２から、漏洩を想定する管路要素の管種８０４、管長８０５、管壁厚８０６、管径８０７、圧力８０８に加えてエリア情報２４１から取得される土壌２９０２を抽出する。次に、抽出したこれらと、上述の振動モデルテーブル５４から抽出した周波数Ｑと、に対応する管路要素での振動減衰量αを、図３０に示す管路要素振動伝搬モデルテーブル５６の減衰量αの列１２０２から抽出し、振動減衰量αとする。なお、管路要素での漏洩量をユーザが入力し、入力された漏洩量に基づいて、振動センサ設置支援システム１が管路要素の振動減衰量αを算出しても良い。また、管路要素の振動減衰量αをユーザが入力しても良い。なお、エリア情報から取得し、管路要素テーブル５２および管路要素振動伝搬モデルテーブル５６に加える情報は、土壌２９０２に限らず、適宜追加できる。

【0148】

実施例２のエリア情報２４１による効果として、例えば、図２８に示す節点テーブル５１において、節点を設置候補節点とするか否か（設置可否値＝１とするか０とするか）は、エリア情報２４１に格納された、エリアの地形、地図、施設配置、交通状況、人口構成、などのエリア情報を考慮して設定することができる。例えば近隣施設２８０１が病院である節点の設置可否値を１（設置可否値＝１）とすることで、漏洩発生による被害が大きくなると想定される病院の近くの節点を設置候補節点とすることが可能となる。これにより、振動センサの配置を、漏洩発生による被害を抑制できるよう、より利便性の高い配置にすることができるという効果がある。

【0149】

また、エリア情報２４１による効果として、図２９に示す土壌２９０１の列を含んだ管路要素テーブル５２において、対応する図３０の土壌２９０１の列を含んだ管路要素振動伝搬モデルテーブル５６を参照することで、例えば土壌の違いによる管路要素の振動減衰の影響を考慮して管路要素の振動減衰量αを設定したうえで振動センサの配置を算出することが可能となる。これにより、振動センサの検知関数の精度を向上することができるという効果がある。