特殊洗管(SCOPE工法)を実施しました。

水道管は敷設工事後に時間が経つと管内面が劣化したり、付着物や堆積物が溜まる場合があります。水道管の洗浄作業を水道局から委託を受けました。

1.水道管の洗浄作業

水道管の洗浄作業は、水道管の工事を行った際に管内の消毒・洗浄を行うために実施するものと、水質保全を目的として、行き止まり管路、管内面塗装の劣化している箇所、水道水の滞留時間の長い箇所等、あらかじめ水質異常や給水障害が発生しやすい管路に対して実施します。今回の洗浄作業は、水道管内の付着物の除去を目的に実施いたしました。洗浄作業では水道菅内の付着物をより確実に除去する為に「SCOPE工法」で実施しました。

2.SCOPE工法とは

SCOPE 工法とは、内視鏡カメラと弾力性のボール(以下PCボール)を使った水道管路の洗管工法です。この工法では、消火栓、空気弁下の補修弁を利用して、水道管路内へ PC ボールを送りこみ、PC ボールと管内面の摩擦により洗管を行います。また、洗管前後に内視鏡カメラによる調査も行い洗管効果を確かめることができます。

3.通常の洗管との違い

現在の洗管は、消火栓やドレインからの放水により管路内の流速を早めて行う放水洗管が主に行われています。このような放水洗管では、比重の軽い付着物や堆積物は洗管可能ですが、マンガンやシールコート、砂や錆など比重の重い堆積物は取り残してしまう場合もあります。SCOPE 工法を使うことにより、比重の重い堆積物や付着物も PC ボールで押し出し洗管することが可能です。

4.SCOPE工法の特色

SCOPE工法は以下の特色があります。

○内視鏡カメラで調査することにより、洗管前後の状況が確認できる。
○既設の消火栓下のボール式補修弁を利用して、PCボールの送り出し、受け取りを行うため、掘削等の工事を伴わない。
○区間断水で洗管が行えるため、断水影響が少ない。
○管路における曲管や異形管、山越し伏せ越し等も問題なく洗管可能。
○洗管対象管路は、石綿管を除く全ての管種に対応。

5.SCOPE工法の手順

SCOPE工法は以下の“事前調査”と“洗管業務”と“事後検証報告”の3つの段階からなります。

 

SCOPE工法の手順のフロー図
SCOPE工法の施工手順

6.SCOPE工法の洗管の仕組み

洗管の手順は以下の図のようになります。洗管対象管路は仕切弁にて区画し各区間内の戸別の止水栓を閉止いたします。ランチャー(消火栓や空気弁下のボール式補修弁などに設置)から投入したPCボールをキャッチャーで回収します。ボールの通過回数・硬度・外形寸法は現場の状況に応じて選択します。洗浄後の排泥は産業廃棄物として処理いたします。

 

SCOPE工法の洗管フロー図
不断水内視鏡カメラによる事前・事後調査
SCOPE工法のキャッチャー
キャッチャーよりPCボールを回収する
SCOPE工法のPCボール
使用後のPCボールの状態
SCOPE工法による洗管中の濁水のサンプル
洗管中のボールが出る直前の最も濁っている水を採水。(左から一回目から2回目、3回目)

7.今回の洗管結果について

管路全体に内面付着物が層となって存在し、内視鏡カメラ挙動により容易に剥離することで洗管前では視界不良が発生していましたが、洗管後には除去され視界不良も改善されました。

付着物が除去されたことにより内面防食状態が健全であることも確認できました。今回の洗管では軟質の錆並びに管内面付着物、堆積物が概ね除去され濁水発生要因の削減に大いに役立つ結果を残せたと考えます。

 

>>>上水道特殊洗管工法(SCOPE工法)について
>>>不断水カメラ調査について

 

大規模公園の漏水調査をしました。

徳島県の公園の漏水調査を実施しました。調査した公園は広大な敷地で、丘陵地の斜面にいろいろな広場が整備されており、水道菅の長さの延長も2 KM程度ありましたが漏水を発見することができました。

1.漏水の状況

公園の管理事務所は水道メーター検針値と請求金額が最近増加傾向であった為に、水道メータを24時間で確認しました。メーターは冬場で水道の利用は少ないにもかかわらず30㎥以上動いており、丘の上の貯水槽に送る揚水ポンプが頻繁に稼働している為に漏水を疑いました。公園内を巡回したが地表では漏水を確認できず、公園の配管図面が古い為に正確な敷設場所が判らない状況でした。

 

漏水により著しい水位低下
公園の貯水槽の水位が漏水により低下しポンプが頻繁に稼働

2.調査方法の選定

公園内には水栓やバルブが少なく、管路の敷設場所が明確ではないので、水道菅の上を調査して漏水音より場所を特定する音聴調査より、トレーサーガスを管内に注入してガス検知器で漏洩場所を探すトレーサー式漏水調査を実施しました。

 

広大な公園で漏水が発生
広大な公園敷地で配管の正確な位置が不明

3.トレーサー式漏水調査

調査では管内の水を排水し、水道菅内にヘリウムガスを充填しました。その後に、ガス検知器で水道菅が敷設されている地表をガス漏洩の調査しました。

 

トレーサー式漏水調査
トレーサーガス(ヘリウム)検知器により漏水箇所を特定

調査の結果は2箇所ので漏洩場所が検知されました。その中で一箇所は構造物の下で漏水の修理がが困難な場所でありました。

 

漏水箇所の発見

6.漏水調査はトクスイに相談ください

今回は配管が2 KM程度ある広大な公園で、配管の敷設場所も曖昧にもかかわらず、2箇所の漏水を発見しました。

漏水調査は熟練した技術者と特殊な探査機器により正確に特定が可能です。漏水にお困りであればトクスイに連絡相談ください。

>>>漏水かな?と思ったら

工場での漏水はどのように発見する?

大手電機メーカーの工場施設の漏水調査をしました。工場の漏水は敷地が広く、工場が稼働している場合などがあり漏水地点の特定は困難です。今回の工場の漏水調査について説明します。

1.漏水の原因と影響

一般的に漏水は配管の老朽化、衝撃による破損、施工欠陥などから発生します。水道管は殆どが地面に埋まっているので、地上に水が噴出してこない限り発見が困難です。発見が遅れると多額な水道料金を払う必要があるだけではなく、地面に空洞ができたり、付近の建物に悪い影響があります。早急に発見して修理する必要があります。

 

工場の漏水調査
工場敷地内の広範囲に配管が敷設されている

2.漏水範囲の特定

工場の施設内の配管は広範囲であるために、まず敷地内の配管をバルブにより区画に分け漏水区画を特定します。この特定調査でバルブ操作と、露出した配管の上にセンサーをあて超音波流量計により流入量が最も多い区間を特定します。

 

工場 漏水調査 バルブ操作
バルブ操作により漏水区間の絞り込み
超音波流量計により漏水区間を特定する(参考)

3.音聴調査

次に漏水区間の配管のバルブや蛇口をすべて漏水時に発生する噴出音がないかを音聴棒という器具で調べます。蛇口やバルブなどに漏水音が発見できたら付近の地面を配管から発生する漏水音を漏水探知機を使って探査します。

 

工場 路面音聴調査
漏水箇所を漏水探知機により特定

4.漏水箇所の特定

漏水探知機で漏水箇所がほぼ特定できたら、次にドリルで地面に穴を開けて音聴棒を差し込んで漏水音を確認しながらピンポイントに漏水箇所を特定します。

 

漏水確認調査
漏水確認調査(参考)

5.漏水発見

今回の調査で、漏水箇所を5箇所発見しました。今回の漏水の3箇所はVP(塩化ビニル)、その他は古いバルブでした。

すべての漏水量は75リットル/分になり、1ヶ月で3,348㎥/月にもなります。この量は、仮に水道料金が1立方メートルあたり300円とすると100万円以上の損失になります。

 

漏水場所
漏水箇所を特定

6.漏水調査はトクスイに相談ください

今回は配管が広範囲な工場の漏水を発見しました。漏水調査は熟練した技術者と特殊な探査機器により正確に特定が可能です。漏水にお困りであればトクスイに連絡相談ください。

>>>漏水かなと?と思ったら

>>>blog  施設内の漏水調査について

 

農業用水の管内カメラ調査とは?

徳島県内で農業水利施設でのストックマネジメントの一環として管内カメラ調査を実施しました。

近年、耐用年数を迎える農業用水利施設の数は急増して更新が必要になっています。しかし、近年の国や地方公共団体等の財政が逼迫しており、限られた予算では、耐用年数に達する基幹水利施設のすべてを更新していくことが困難です。

ストックマネジメント

そのような背景に、最近は補修・補強等により施設を長寿命化させ、総費用を低減させることを目的として「ストックマネジメント」という手法を導入しています。

一般的に「ストックマネジメント」とは、農業用施設の点検診断による補修を通じて、施設の有効活用や長期利用による、全体的なコストを低減する技術や管理手法です。

管内面調査を実施

今回はストックマネジメント手法における農業用水管路の機能診断調査として管内カメラ調査を実施しました。

調査では、管体のひび割れ、たわみ状況及び継手間隔、また、ダクタイル鋳鉄管、鋼製異形管にあっては塗装・腐食、錆状況といった調査項目を確認することができます。今回は内視鏡カメラと自走式カメラによる調査を実施しました。

●管内視鏡カメラ調査

管内部に水があったり、人間または自走式カメラが進入できない箇所では、空気弁の下などに設置されているボール式補修弁からカメラケーブルを押し込んで内視鏡カメラを管内に挿入します。

管内部のシールコート、鉄錆、砂等の夾雑物の存在状況、スケールの付着状況、塗装やライニングの劣化状況、管接合部や異形管内面の腐食状況、バルブ弁体部の状況等が容易に調査、把握できます。

 

内視鏡カメラの調査状況
内視鏡カメラの調査状況
管内の状況
管内の状況

>>>過去blog 水道菅内不断水カメラ調査について

●自走式管内カメラ調査

口径が800mm以下で、管内に人間が入ることができない管路には自走式のカメラで調査しました。この調査では堆積物の有無や堆積状況、継手の接合状態の確認、管内部のひび割れ状況、管扁平率などを測定しました。

 

自走式カメラの組立及び設置状況
自走式カメラの組立及び設置状況
自走式カメラの制御状況
自走式カメラの制御状況
管内の撮影状況

>>>自走式管内カメラ調査システム資料

>>>農林水産省HP「農業水利施設のストックマネジメント

 

 

プール循環配管での漏水調査を実施

プールの循環配管で漏水調査を実施しました。プールが1日20トンほど水位が低下し、プール水の循環配管内部での漏水の可能性がある為に依頼がありました。

トレーサー調査を実施

ヘリウム注入口及び止水プラグ
気密確保に風船型の止水プラグを使用して同バイパスからヘリウムを注入

漏水調査はプールの側部のろ過循環水の吸水口からポンプ手前の約50メートル程度でした。配管が塩化ビニル管で口径200mmでした。

プールの循環配管は水圧が低く漏水の噴出音が発生しないために漏水探知機を用いた音聴工法はできません。今回は配管内部にヘリウムガスを充填してトレーサー調査を採用しました。

気密確保に止水プラグ

トレーサー調査
ヘリウム検知器による探索

プールの吸入口に風船型プラグを挿入して気密を確保して、配管内部にヘリウムガスを充填しました。

ヘリウムガスが管路に充填されたのを確認後、ヘリウム検知器で配管の破損部分がら漏れ出すヘリウムガスを探索しました。

最終的にプールサイド近くで反応があり漏水箇所を特定しました。今回の漏水箇所は図面上で確認したところは配管継手の可能性があります。

漏水調査はトクスイに相談ください

今回は通常の音聴調査では難しい循環配管をトレーサーガスにより漏水を発見しました。漏水調査は熟練した技術者と特殊な探査機器により正確に特定が可能です。漏水にお困りであればトクスイに連絡相談ください。

>>>blog トレーサー工法について

>>>blog  漏水の特定方法について

モバイル漏水探知システムとは?

モバイル漏水探知システムは、ハンドヘルド高感度センサーで探知した音圧をモバイルに取込み、相関機能を使ってピンポイントで漏水地点をMAP上に表示します。

1.フィールドデータを共有する

漏水調査においてはフィールドデータを共有・可視化して蓄積することは今後の対策に有効です。

 

・他のチーム、事務所と情報共有がしたい

・調査データ(日時、漏水音圧、漏水箇所)を残したい

・調査チームと各部門の連携を取りたい

・漏水判断を数値化したい

・GIS(管路情報)と連携したい

2.モバイル漏水探査システム

モバイル式漏水探査システムは以下の特徴があります。

・センサーを管路の弁栓に置いて測定
・漏水音を「AI技術」で検知調査地区の音聴状況をリアルタイムで共有
・熟練工の作業負担を削減

●音聴測定 ―デジタルによる音聴測定 ―

モバイルと小型センサーにより音聴測定します。

・携帯型の固体高感度音聴デバイスで測定
・音聴デバイスを置くと即座に音圧をデジタル表示
・配管材質に対応する音聴周波数シフト技術搭載
・付属イヤーフォンで測定可能

●漏水調査 ― 測定地点データがマップ上表示 ―

バルブやメーターなどの設備情報や口径や材質などの管路情報を取り込むことにより漏水調査データと統合的に管理ができます。

・内臓GPSを使い音聴調査地点をマップに表示
・各地点データを音聴数値に沿い色分け
・水道管路GISを表示
・車騒音などのバックグランドノイズフィルター適用
・イコライザ技術適用

●相関調査 ― 漏水地点を表示 ―

2台の端末で相関調査を実施できます。

・相関相手間でクリック操作を実行
・クラウドベースで自動解析
・漏水地点を割り出し即時マップ上に表示

●Webアプリケーション ― ダッシュボード管理 ―

漏水調査状況が現場と管理事務所でリアルタイムに共有でき、調査分析が可能です。

・現場のデータはリアルタイムでアップデート
・測定地点、測定者、測定時刻、現場情報、等
・相関解析の詳細データ
・現在及び過去データの検索
・すべての音圧データを取出

 

iquarius web01
調査情報をWEBでリアルタイムに確認
iquarius web02
WEBで相関調査を再度分析

3.固定型センサーとの連携

固定型センサーの設置により将来はより的確でリアルタイムな漏水監視・調査が可能です。

 

固定型センサーとの連携

4.参考資料

>>>モバイル漏水探知機 資料

>>>モバイル漏水探査システムのご提案

水道菅の漏水対策にAI技術

様々な分野で人口知能(以下、AI)が利用されるようになりました。その中でも水道などのインフラ管理への活用が注目されています。

日本の水道事業の現状

日本の水道はほとんどの地域で使える環境が整備されています。それらの水道管路を一繋ぎにするとその距離は約65万kmで地球16周以上あります。

一方で、人口減少による人材不足と料金収入減による資金不足で老朽化した水道管の更新が進んでいません。厚生労働省によると、耐用年数の40年を超えた水道管の割合は、大阪府や奈良県など6つの府県で20%以上、全国平均では16%を超えています。今後20年間で更新が必要な水道管は15万3,700キロ、地球約4周分と言われています。

耐用年数を超えた水道管の使用は破裂事故や漏水事故等の被害の要因となります。平成29年度には、全国で2万件以上の水道の漏水・破裂事故は発生しました。

地球の大切な資源である水を常に安定供給できるよう、管路を維持する必要があります。

水道管路の更新にAIを利用

一般的に水道管の更新は耐用年数を目安としています。一方で水道菅が敷設されている環境により大きく劣化の度合いが違います。漏水・破裂が多発する管路は特有の埋設環境があります。

一律に管路の更新を使用年数により敷設替するのでは比較的良好な管路も敷設替えする可能性があります。限られた資金を有効利用するためにも、漏水が多発する管路や基幹管路など、より高い危険度の管路からを優先更新し、年数が古くても漏水の少なく、重要性の小さい管路に関しては更新を遅らす場合があります。ここで重要なのは、より正確に危険度に応じて管路を選別していくことです。より正確に管路選別する為にAIを活用されようとしています。

FRACTA社(AIによるインフラ向け劣化診断技術)

最近このようなAI技術で注目されている企業がシリコンバレー発のイノベイティブ企業であるFRACTA社です。FRACTA社のシステムは、どの程度の確率で漏水が起こるか表示して管路更新の優先順位をマッピング上で表示します。水道管の寿命は水道管の素材や使用年数、漏水情報などのデータと、土壌、気候、地形や人口などの環境データなど1000以上の情報から決まるとされています。その因子を組み合わせ、AIと機械学習により予測しようとするものです。

水道管の漏水をAIにより検知

水道菅は地下に埋設されており漏水が発生した場合は場所の特定が非常に困難です。現在は熟練技術者が漏水探知機や音聴棒という器具を用いて経験と、音を頼りに漏水場所をピンポイントに特定します。一方でそのような漏水特定にもAIが活用されようとしています。

それは、小型の通信機能付きのセンサーを水道管に取り付けて漏水の発生を検知して正確に場所を特定する技術です。

水道管路に取り付けられたセンサーは常に水音や振動データをサーバーに送信しております。漏水が発生した場合は水道システムの他の音を区別しながら漏水音特有の振動と音を探知し、同時に管路の材質、周辺の水道使用量、水圧などの情報や、天候、地形などの他の情報に基づいて正確にピンポイントに漏水場所を特定します。これは膨大な量のデータ分析が必要で、AIや機械学習とIoT(モノのインターネット)技術など通信技術と同時に利用され可能になります。日本ではNEC、日立などが漏水監視として総合的にサービスを展開しはじめています。

 

>>AI・機械学習によるインフラ向け劣化診断 FRACTA(フラクタ)

>>NEC 世界初、高精度センサとクラウドを組み合わせ、上水道管の漏水を早期発見する「漏水監視サービス」を発売

>>日立 水道管の漏水などを高精度で早期に検知するシステムを開発

>>NHK News WEB 2020年1月14日  “水道料金 将来大幅に値上がり?!

学校施設で揚水管1kmの漏水調査を実施しました

大阪の学校施設で水道管(揚水管)の口径100mmで距離が約1kmでの0.5リットル/分程度の微量漏水をピンポイントに特定しました。今回は通常の音聴調査では発見が難し為にトレーサー工法を採用しました。

1.学校施設の揚水管でポンプが連続稼働

左手のポンプ場から丘の上の校舎の貯水槽までの約1kmの揚水管で漏水発生

漏水は水道局の水道メーター近くのポンプ室から丘の上の校舎の貯水タンクまでの約1kmの揚水管でした。ポンプが漏水のために連続稼働しているために漏水の可能性があるが、地上に噴出せずに場所が特定できない為に依頼がありました。

1.音聴調査

夜間の路面音聴調査

今回は2段階の方法で調査を実施しました。まず1日目は比較的静かな夜間に1kmの管路上の路面を漏水探知機で音聴しました。しかし漏水量が微量であるために漏水の際に発生する噴出音は確認できませんでした。

2.トレーサー調査

トレーサー工法
ヘリウム検知機(トレーサー工法)による調査

次に2日目は管内部にヘリウムガスを注入して漏水箇所から噴出するガスをヘリウム検知機で検知して漏水箇所を特定するトレーサー工法を実施しました。ヘリウムガスは空気より軽いために、漏水箇所からのガスは真上に出てくるために検知機で漏水箇所の特定が可能です。

今回はヘリウムガスを貯水槽手前から注入しました。管内部に充填するまでに管口径が100mmで1KM程度有るために2時間程度かかりました。

 

漏水場所の特定

管路にヘリウムガスが充填されたのを確認してからヘリウム検知機により1KMの揚水管の上の管路を探索しました。その結果、ポンプ近くでガス検知器が反応がありました。よりピンポイントに確定する為に、ガス濃度が高い場所に地面にドリルで穴を開けて漏水箇所を特定しました。

3.ピンポイントに漏水箇所を特定

漏水箇所を確認

その後、漏水箇所の修理では配管の継手からの漏水で0.5リットル/分程度の微量漏水でした。

4.漏水調査はトクスイに相談ください

今回の調査は1kmという距離で非常に微量な漏水をピンポイントに発見できました。漏水調査は熟練した技術者と特殊な探査機器により正確に特定が可能です。漏水にお困りであればトクスイに連絡相談ください。

>>>トレーサー工法について

 

水道菅内カメラ調査技能講習会を受講致しました

令和元年5月24日(金)、弊社社員2名が(一社)全国水道管内カメラ調査協会主催の「協会認定カメラ技能講習会」を受講致しました。

管内カメラ調査とは、専用の内視鏡カメラ装置を用いて水道管内の状況を映像で確認し、録画・記録したものを分析・報告する業務のことを指します。

主に管内の錆の状態や内面付着物、内面防食塗膜状況、堆積物、浮遊物、弁の状態、曲管や分岐箇所及び穿孔箇所の位置や状態、継手の胴付け間隔などを調査します。

今回会場となった大阪市水道局体験型研修センターは、取水から浄水管理、給水に至る水道の総合的な運営を習得できる教育訓練施設で、配管工事や漏水調査等の研修を実際の施工現場に即して行うことができます。

技術講習会

午前は施設セミナー棟にて協会所属の講師3名による講義が行われました。
まず、岡正専門委員が水道事業について概説し、続いて下村啓之技術委員(東芝テリー)がカメラ調査に用いるルミナスカメラの技術解説、最後に藤原泰則技術委員(日本水機調査)がカメラ調査の目的・効用や手順、留意点を解説しました。岡委員は水道事業の現状と将来的な問題として、

○需要の低下(人口減少や大口施設の自家水転換など)
○老朽施設の増加(高度成長期に整備された管路の経年劣化)
○運営基盤の問題(上記の理由による減収や更新費用の増大)
○維持管理の難しさ(職員の減少・高齢化、災害リスクなど)

を挙げ、今後水道施設の維持管理に携わる技術者に期待される役割の重要性を説明しました。

下村委員はルミナスカメラ(NH-40)の特徴として、画像記録機能付の液晶モニタとケーブルドラムが一体となっており、軽量で持ち運びが容易であること、自動水平機能によりカメラ映像の天地判別が容易であることなどを説明しました。

藤原委員は実際の調査に基づく留意点として、主に現場下見の重要性(弁体の確認など)や調査時に復路の映像を残すこと(付着物が剥離した状態の確認)、安全の確保や衛生の保持について解説しました。

実技講習会

午後は研修センター給水施設棟にて実技講習が行われました。
実習では3班に分かれ、1名ずつ管内カメラ装置の組立て、装置の消毒、カメラの挿入、映像データの保存まで行いました。実際に弁体の段差等をスムーズに通過させるには、挿入装置の操作の熟練が必要であることが理解できました。

 

管内カメラ調査協会技能講習会 研修状況

■講習会場

大阪市水道局体験型研修センター(大阪市東淀川区柴島3丁目11ー94)

■受講者

株式会社ウォーターサポート、カワナベ工業株式会社、株式会社サンスイ、大成機工株式会社、東北企業株式会社、株式会社トクスイ、藤野興業株式会社、扶桑建設工業株式会社

■技術指導

株式会社国実水道、大成機工株式会社、日本水機調査株式会社

■座学講師

  • 岡正専門委員(日本水道協会)「水道事業について」
  • 下村啓之技術委員(東芝テリー)「ルミナスカメラについて」
  • 藤原泰則技術委員(日本水機調査)「カメラ調査の概要、留意点」

>>一般社団法人全国管内カメラ調査協会

イスラエルのスタートアップ水関連企業

先日イスラエルの水道関連(漏水管理)におけるスタートアップ企業の技術担当者とお会いしました。

イスラエルは中東の砂漠の国で あり水源が限られ、周辺諸国で水源が絡む紛争を抱えています。水源の確保は軍事と同じ国の存亡にかかる安全保障事項です。そのような背景から政府は国家戦略として水関連技術を育成しており、世界でも最も革新的な水技術を持つ国の一つと言われています。

イスラエルの先進的な水技術は海水淡水化の技術から、水道の漏水管理、下水の再利用技術、農業用水管理技術など多岐にわたります。

当社の漏水管理技術分野ではブログで紹介した人工衛星から漏水を探査するUTILIS社、水道ネットワークの漏水音圧・流量・水圧センサのデータを統合し、気象などの外部情報に基づいてAIにより漏水監視・予測診断するソリューションを提供しているTaKaDu社などがあります。

今回は漏水探知センサーとモバイル機器を組み合わせてクラウドでAIを利用して漏水を探査するSaaS(Software as a Service)型のソリューションについて話を伺いました。

>>>過去ブログ 「Utilis人工衛星による水道管の漏水探査について」

 

モバイル漏水探知機
携帯端末と高性能センサーによりクラウドで漏水音を分析