带自我发电功能的配管传感器、灾害检测系统和配管附属装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及带自我发电功能的配管传感器、灾害检测系统和配管附属装置。该配管传感器包括：与配管管路(P)的途中切断的切断部分连接的一对连接法兰(1)；将配管管路(P)的切断部分以能够流体流通的方式相连的内管(2)；具有从内管(2)的靠上游的位置旁路分歧，再在内管(2)的靠下游的位置合流的流路的旁通管(3)；设置在旁通管(3)的流路内且内管(2)的周围，由于流向旁通管(3)的流体流通而旋转的旋转体(4)；由所述旋转体(4)的旋转而起电的起电装置(5)；和与所述起电装置(5)电连接的检测器(6)或者受电装置(8)的至少任意一个。由此构筑一种在配管管路的每个规定区间设置多个传感器的防灾系统。
【专利说明】
带自我发电功能的配管传感器、灾害检测系统和配管附属装置
技术领域
[0001]本发明涉及通过具备自我发电功能，即使在没有来自外部的电源供给的情况下也能够检测配管管路的异常的自我发电式配管传感器；以及通过具备多个上述自我发电式配管传感器而能够综合地检测包括配管异常的灾害的产生的灾害检测系统；以及能够向外部自动供电的带自我发电功能的配管附属装置。
【背景技术】
[0002]在今日地球上，由天灾或者人祸造成的过失灾害大量地发生，现有的检测在某地域的地中内部或者建筑物等构造物内部的异变产生而预知该地域或构造物中的灾害事故发生的技术，作为其中的一个类型，只存在有通过检测在地中埋设的上水道的配水管产生的漏水来确定漏水位置的漏水检查技术。对此，公开了一种用于对地中埋设的上水道的配管管路或者建筑物等构造物内部配设的上水道的配管管路等的配管管路整体预知各种原因的灾害事故产生的综合危机预知警报传感器(参照专利文献I)。
[0003]这采用了以下方法:在地中埋设物全盘满布的配管管路以及在建筑物等构造物内部全盘满布的配管管路的所需部位大量设定的各个特定距离区间的配管的两端部，附设有具备用于进行与声音、放射、热、机械应变、电、磁、振动分别关联的测定的各检测部的综合传感器，由该综合传感器的各检测部同时计测的各个检测信号的偏离常态的变动而测定地中埋设物和构造物内的配管管路内外部或者地层内部和构造物内部的异常信息信号，通过该测定信号的解析来发现大量设定的特定距离区间中在某特定距离区间的地盘塌陷、地盘下沉、放射能泄漏、或者异常温度上升引起的灾害事故的征兆而从地点上确定发生现场，以进行防范于未然的预测。
[0004]专利文献1:日本专利第3520440号公报
【发明内容】
[0005]但是，上述综合危机预知警报传感器是全部具备了用于进行与声音、放射、热、机械应变、电、磁、振动分别关联的测定的各检测部的综合传感器，为了具备全部种类的检测部及其数据取得设备所需的制造及设置的工时和费用增加，不容易构筑在配管管路的每个规定区间设置多个的系统。
[0006]另外，现有的基于自我发电式配管传感器的水道管等的管道异常检测是以传感器工作电源的稳定供给为前提，在电源供给被断开的状态下不能进行自身异常检测，也就是说，就算在各区间具备上述这样的综合危机预知传感器，当各检测部、检测信息发信器的驱动电力中断时，自然也就不能够取得检测信息本身，也不能够应对包括电线线路的多个生命线异常等的综合灾害。另外现代要求提供一种能够不增设水力、火力发电设备或原子力发电设备的新的电气能源。
[0007]因此，本发明的课题是降低为了具备多种检测部及其数据取得设备所需的制造及设置的工时和費用，比较容易地构筑一种在配管管路的每个规定区间设置有多个传感器的防灾系统，另外，提供一种灾害时供电系统，即使在电源供给被中断的状态下，也能够进行异常检测，还能够不增设水力、火力发电设备或原子力发电设备而提供新的电力能源。
[0008]为解决上述课题而采用以下手段。
[0009]本发明的自我发电式配管传感器是从在构造物、装置或者地中的任意一者中设置的规定流体的配管管路(P)的中途分歧连接，用于检测配管乃至配管周围的异常的配管传感器，其特征在于，包括:
[0010]在将所述配管管路(P)切断设置的上游侧和下游侧的各连接法兰(I)之间的一部分区间中，以比配管管路靠向上方分歧的方式连接，在分歧顶端具有放气阀(33)的分歧管
[10];和
[0011]在分歧管(10)的流路内具有传感器元件连接的检测器(6)，
[0012]还包括:具有沿分歧管(10)的管面粘贴固定的多个压电元件，通过流向管内流路的流体流通而其自身发电的起电装置(9);和
[0013]与所述起电装置(9)电连接，取得基于起电装置(9)的起电状态的信息，并且接收来自所述检测器(6)的检测信号的数据管理器(7)，
[0014]所述检测器(6)或者数据管理器(7)的至少任意一个通过取得基于起电装置(9)的起电状态的信息而检测被切断连接的配管管路(P)乃至配管管路(P)周围的状况。
[0015]优选上述分歧管(10)包括由从配管管路(P)分歧，经由阀门(101)连接的套接管
(102)和在套接管(102)的顶部以能够拆卸的方式连接的放气器(330)，
[0016]所述放气器(330)在连接时的上部位置具有放气阀(33)，并且突出形成有连接时向套接管(102)内伸入的棒状的检测器(6)，
[0017]所述检测器(6)以能够拆卸的方式电传输连接在与分歧管(10)分离配置的数据管理器(7)上。
[0018]另外，本发明的自我发电式配管传感器是被插入设置在构造物、装置或者地中的任意一者中设置的规定流体的配管管路(P)内，用于检测配管乃至配管周围的异常的配管传感器，其特征在于，包括:
[0019]在上述配管管路的途中切断的切断部分的上游侧和下游侧分别以法兰连接的一对连接法兰(I);将各连接法兰(I)之间的配管管路(P)的切断部分以能够流通流体的方式相连的内管(2);具有从内管(2)的靠上游的位置向与内管(2)隔离的外部周围旁路分歧，再在内管⑵的靠下游的位置合流的流路的旁通管⑶；设置在旁通管⑶的流路内且能够在内管⑵的周围自由旋转，由于流向旁通管⑶的流路的流体流通而其自身绕内管的管轴旋转的旋转体(4);靠近固定在旋转体(4)的内周面、外周面或者构造内的结构面的至少任意一个，利用上述旋转体(4)的旋转而起电的起电装置(5);和与上述起电装置(5)电连接而取得基于起电装置(5)的起电状态的信息的检测器(6)或者受电装置⑶的至少任意一个，
[0020]上述检测器(6)或者受电装置(8)的至少任意一个，通过取得基于起电装置(5)的起电状态的信息，检测被切断连接的配管管路(P)乃至配管管路(P)周围的状况。
[0021]另外，本发明的自我发电式配管传感器是被插入设置在构造物或者地中设置的既设的规定流体的配管管路(P)内，用于检测配管乃至配管周围的异常的配管传感器，其特征在于，包括:
[0022]在配管管路的途中切断的切断部分的上游侧和下游侧分别以法兰连接的一对连接法兰(I);将各连接法兰(I)之间的配管管路(P)的切断部分以能够流通流体的方式相连的内管⑵；具有从内管⑵的靠上游的位置向与内管⑵隔离的外部周围旁路分歧，再在内管(2)的靠下游的位置合流的流路的旁通管(3);设置在旁通管(3)的流路内且能够在内管(2)的周围自由旋转，由于流向旁通管(3)的流路的流体流通而其自身绕内管的管轴旋转的旋转体(4);靠近固定在旋转体(4)的内周面、外周面或者构造内的结构面的至少任意一个，利用所述旋转体(4)的旋转而起电的起电装置(5);和被配置在基于所述一对连接法兰(I)的法兰构造的流通路内或者所述一对连接法兰(I)之间的流通路内，能够检测与比切断部分靠上游侧和/或下游侧的配管管路内的流体流通相关的检测信号的检测器(6)，
[0023]利用起电装置(5)进行自我发电，还根据基于起电装置(5)的起电状态和基于检测部(6)的检测信号，检测被切断连接的配管管路(P)乃至配管管路(P)周围的状况。
[0024]上述自我发电式配管传感器中，优选上游侧和下游侧的各连接法兰⑴具备相对的法兰构造(11)和被插入设置在所述相对的法兰构造(11)之间的连接缓冲件(12)而构成，所述检测部(6)被装入在各连接法兰(I)的法兰相对构造(11)之间夹设的连接缓冲件
(12)内。这样一来，在配管传感器G最远的两端部使检测器6埋入在连接缓冲件12内，能够更正确地掌握与被切断的配管内的信息相关的检测信号。另外，通过检测在传感器两端部的检测器6之间产生的异常信号，能够获得传感器自身的异常作为检测信号。
[0025]在上述任一项所述的自我发电式配管传感器中，优选旁通管(3)具备:覆盖在内管(2)的靠上游和靠下游的管周围设置的连通孔(2h)，从内管(2)的各管端向靠管轴长度的中央扩径的扩径部(31);和将两端的扩径部(31)彼此连接并呈筒状覆盖内管的外周的筒状部(32)。从连通路(2h)通过扩径部(31)内流入筒状部(32)内的上游侧的旁通管路以在管路内至少一部分的流通流量变小的方式形成流路。通过这样做，能够提高流入筒状部32内的流通流体的流速，能够增加旋转体4的旋转量而有效地发电。
[0026]在上述任一项所述的自我发电式配管传感器中，优选旋转体(4)具备能够绕管轴自由旋转的多重筒状构造(41)和在多重筒状构造的各筒面形成鳍片(fin翅片)(42)，所述鳍片(42)具有以安装角度相对于管轴方向连续性地(即无台阶状地)或者阶段性地(即有台阶状地)变大或者变小的方式形成的扭曲形状的鳍状面。进一步来说，优选鳍片(42)在管轴周围呈螺旋状延伸配置。通过这样做，不会因鳍片(42)阻碍旋转体(4)内的流体流通而能够确保旋转体(4)的旋转量。
[0027]在上述任一项所述的自我发电式配管传感器中，优选具备在旁通管(3)的周部或者周部附近设置，由基于起电装置(5)的电动电位(也可以称之为起电电压)进行充电的受电装置(8)，该受电装置⑶根据其自身的充电状况向检测器(6)和/或数据管理器(7)自动供电。由于自动供电则即使在外部电源被阻断的情况下也能够使传感器自身动作，能够继续进行异常产生的检测和信号发送。
[0028]在上述任一项所述的自我发电式配管传感器中，作为进一步的结构，优选具备在旁通管⑶的周部安装，具有多个压电元件(91)的起电装置(9)，该压电元件(91)利用基于被安装的配管管路的流体流通的声压或者振动而发电，由此产生的电动电位被输送至上述受电装置(8)。这样还能够利用起电装置(9)进行发电，从而提高非正常时的供电功能，还能够作为自我发电机自身故障的情况下的备用电源使用。
[0029]在上述任一项所述的自我发电式配管传感器中，优选上述内管(2)被插入设置在向带盖部的管道空间内露出的配管管路(P)中，
[0030]还具备发送或者保管与基于起电装置(5)的电动势相关联的电动电位信号(也可以称之为起电电压信号)和基于检测器￠)的检测信号的数据管理器(7)，
[0031]该数据管理器(7)具备使检测信号放大的放大器(71)、对放大后的放大信号进行A/D转换的A/D转换器(72)和发送A/D转换后的放大信号的发信器(73/73M)而构成，上述放大器(71)、上述A/D转换器(71)和上述发信器(73/73M)被安装在管道空间内或者其盖部周边。
[0032]这样一来，在管道空间内或者通过其附属部件、外部设备进行基于数据管理器(7)的数据转换、放大、发送，能够在异常产生时集中修复配管管路(P)，或者在每个管道空间集中管理配管管路(P)。
[0033].本发明的灾害检测系统是具备:在既设的配管管路(P)按照规定间隔安装的多台上述任一项所述的带自我发电功能的配管传感器(G);和接收从各带自我发电功能的配管传感器(G)的数据管理器(7)发送来的数据，并且接收与从各配管传感器的受电装置(8)发送来的电动电位相关联的电动电位信号的中央监视装置(S)的用于检测灾害的系统。并且，其特征在于，上述中央监视装置(S)具有地图显示器(SM)，通过对从经配管管路相邻的配管传感器(G)分别接收到的电动电位信号和检测信号进行关联处理，将被配管传感器(G)夹着的配管管路内的异常产生位置确定为2点间距离，并将该2点间距离与事先输入的配管管路的位置信息进行比照而进行地图显示。此处，本发明中的电动电位信号是指与基于自我发电产生的电压相关的信号，将在规定时间内的累计电压或者瞬间电压转换为电信号而作为电动电位信号取得。
[0034]作为上述灾害检测系统，优选具备搭载了中央监视装置(S)和自我发电机的测定车辆(C)，测定车辆(C)具备与产生异常的配管管路附近的配管传感器(G)连接以直接接收检测信号的直收装置。通过这样做，在非正常时从车上供电，能够进行基于配管传感器G的检测和检测信号的数据管理动作、发电装置的动作，或者进行安装有该传感器G的配管管路⑵的修复。
[0035]作为上述任一项所述的灾害检测系统，优选具备用基于多个受电装置(8)的电动电位集中充电的集中受电盘(8S)，集中受电盘(8S)具有在配管管路的异常产生时仅有手动操作切换为外部供电的切换装置。通过这样做，通过利用切换装置强制停止自动受电或自动供电，能够防止异常产生时在电力系统产生问题的情况下的漏电事故，或者能够确保灾害时的非常电源(紧急电源)。
[0036].并且，本发明的带自我发电功能的配管附属装置是被插入设置在构造物或者地中的任意一者中设置的既设的规定流体的配管管路(P)内的配管附属装置，其特征在于，包括:
[0037]在上述既设的配管管路(P)的途中切断的切断部分的上游侧和下游侧分别以法兰连接的一对连接法兰(I);将各连接法兰(I)之间的配管管路(P)的切断部分以能够流通流体的方式相连的内管(2);具有从内管(2)的靠上游的位置向与内管(2)隔离的外部周围旁路分歧，再在内管(2)的靠下游的位置合流的流路的旁通管(3);设置在旁通管(3)的流路内且能够在内管⑵的周围自由旋转，由于流向旁通管3)的流路的流体流通而其自身绕内管的管轴旋转的旋转体(4);靠近固定在旋转体(4)的内周面、外周面或者构造内的结构面的至少任意一个，利用上述旋转体(4)的旋转而起电的起电装置(5);和与上述起电装置(5)电连接，用基于起电装置(5)的电动电位进行充电的受电装置(8)，
[0038]上述受电装置(8)被配置在旁通管(3)的周部或者周部附近、或者基于上述一对连接法兰(I)的法兰构造内或者法兰构造附近，根据其自身的充电状况向装置外部自动供电。
[0039]通过具备上述起电装置的配管或者系统，提供一种能够不破坏自然而利用现有设备创出新能源的机构。另外，即使在对自我发电式配管传感器的设置部的电源供给被中断的状态下也能够通过自我发电而继续进行配管管路的异常检测。进而能够在电力供给被中断的地域进行灾害时供电。
【附图说明】
[0040]图1是本发明的自我发电式配管传感器G的实施例的截面构造说明图。
[0041 ] 图2是表示连接法兰I的实施例的图1的a-a截面图。
[0042]图3是表示本发明的自我发电式配管传感器G的实施例的内部构造的破断说明图。
[0043]图4是表示本发明的自我发电式配管传感器G在进人孔(manhole)中的设置状态示例的截面构造说明图。
[0044]图5是图4中的进人孔盖M的平面图。
[0045]图6是表示本发明的灾害检测系统或者灾害时供电系统的实施例的结构的截面说明图。
[0046]图7是表示本发明的灾害检测系统或者灾害时供电系统的各结构的配置示例的立体说明图。
[0047]图8是本发明的灾害检测系统的地图显示器在异常检测时显示的图像示例。
[0048]图9是基于本发明的灾害检测系统的检测信号显示的图像示例。
[0049]图10是基于本发明的灾害检测系统的漏水位置诊断显示的图像示例。
[0050]图11是具备本发明的实施例4的自我发电式配管传感器的灾害检测系统的安装状态说明图。
[0051]图12是图11所示实施例4的自我发电式配管传感器的安装状态的说明图。
[0052]图13是表示在图11所示实施例4的自我发电式配管传感器中拆除了放气器的状态的说明图。
[0053]符号说明:
[0054]I 连接法兰
[0055]11 法兰构造
[0056]12 连接缓冲件
[0057]2 内管
[0058]2h 连通孔
[0059]3旁通管
[0060]31扩径部
[0061]32筒状部
[0062]33放气阀
[0063]4旋转体
[0064]41多重筒状构造
[0065]42鳍片(也可以称为翅片，fin)
[0066]5起电装置(线圈)
[0067]6检测器(水中扩音器或者放射能传感器)
[0068]7数据管理器
[0069]71放大器
[0070]72A/D 转换器
[0071]73发信器
[0072]8受电装置
[0073]8S集中受电盘
[0074]9起电装置
[0075]91压电元件
[0076]92盖部压电元件
[0077]P配管管路
[0078]M进人孔盖
[0079]S中央监视装置
[0080]SM地图显示器
[0081]C测定车辆
【具体实施方式】
[0082]以下，结合将用于实施本发明的最佳方式作为各实施例表示的附图进行说明。图1?图5表示本发明的实施例的自我发电式发电传感器G，图6和图7表示具备所述自我发电式发电传感器G的实施例的灾害检测系统兼灾害时供电系统的实施例的结构。而图8?图10表示在本发明的自我发电式发电传感器G或者灾害检测系统中使用的显示图像示例。
[0083]〔实施例1〕
[0084](实施例1的自我发电式发电传感器的整体结构)
[0085]本发明的实施例1的自我发电式发电传感器10基本上是被插入设置在构造物(结构体)或者地中设置的既设的规定流体的配管管路P内，检测配管乃至配管周围的异常的自我发电式配管传感器，其特征在于，包括:在配管管路P的途中切断的切断部分的上游侧和下游侧分别以法兰连接的一对连接法兰I;
[0086]在各连接法兰I之间以与切断部分的配管内径相同内径连接的内管2 ;
[0087]具有从内管2的靠上游的位置向与内管2隔离的外部周围旁路分歧，再在内管2的靠下游的位置合流的流路的旁通管3 ;
[0088]设置在旁通管3的流路内且能够在内管2的周围自由旋转，由于流向旁通管3的流路的流体流通而其自身绕内管的管轴自律旋转的多重筒状的旋转体4;
[0089]靠近固定于旋转体4的内周面或者外周面或者构造内的结构面的至少任意一个，利用上述旋转体4的自律旋转而起电的起电装置5 ;
[0090]分别被配置在比上述旋转体4靠上游侧和下游侧的管路中，能够检测获得与比切断部分更靠上游侧和下游侧的配管管路P内的流体流通相关的检测信号的检测器6 ;和
[0091]发送或者保管与基于起电装置5的电动势相关的电动电位信号和基于检测器6的检测信号的数据管理器7。并且，根据数据管理器7取得的电动电位信号和检测信号，分析连接的配管管路P的状况，并且因起电装置5而具有自我发电功能。
[0092]由此，由于在配管管路P内流通的流通流体压力，旋转体旋转驱动，能够由在其周围或者内部设置的起电装置5而进行自我发电，并且由检测器6进行管内的流体状态的检测。另外，由于基于自我发电功能的电动电位影响旋转体的旋转数乃至流体的流量，因此通过取得电动电位的状态作为电动电位信号，能够获得管内的流体流通信息。以下，结合作为实施例表不的各图来详述各结构。
[0093](连接法兰I)
[0094]上游侧和下游侧的各连接法兰I具备与固定在配管管路P的切断面上的法兰相对的法兰构造11、插入设置在相对的法兰与法兰构造11之间的薄型圆形框状的连接缓冲件12和贯通他们的多个法兰固定零件13而构成(图1、图2)。
[0095](内管2)
[0096]内管2由插入设置在进人孔(manhole，人孔)下的向进人孔空间内露出的配管管路P中的直管构成。内管2保持与切断部分的配管管路P相同内径而连接，不会阻碍流量。另外，在内管2的两端附近且与旁通管3的扩径部31相重叠的区域，形成有相对于管面斜向穿孔的多个连通孔。
[0097](旁通管3)
[0098]旁通管3具备:覆盖在内管2的靠上游和靠下游的管周围设置的连通孔2h，从内管2的各管端向靠轴中央扩径的扩径部31 ;和将两端的扩径部31彼此连接并呈筒状覆盖内管的外周的筒状部32而构成。此处，优选从连通孔2h通过扩径部31内流入筒状部32内的上游侧旁通管路以从管路内的上游侧向下游侧的流通流量连续性地或者阶段性地变小的方式有至少一部分流路收缩形成。例如在图1的图示左侧的扩径部31内，在连通孔2h处流路变窄而流速变大以后，在圆锥柱状的扩径部内暂时流速下降，其后，由起电装置5的保持外线圈51、内线圈52的发电机框5F极端地收缩流通路。在实施例1中在由该发电机框5F收缩部分流速一口气提升而确保旋转体4内的流通流速为一定以上。
[0099]另外，在筒状部32的管表面且铅垂上部设置有自动放气阀33。自动放气阀33具有旁通管3内的放气功能，并且至少内部由导电体形成，起到将起电装置5的电动电位传递到外部的连接器的左右。另外，在筒状部32的管表面且铅垂上部设置有自动放气阀33。自动放气阀33具有旁通管3内的放气功能的同时，并且具有防止因起电装置5的压力过度上升所引起的破裂或泄露的功能。
[0100](旋转体4)
[0101 ] 旋转体4具备能够绕管轴自由旋转的多重筒状构造41和在多重筒状构造41的各筒面形成的大量鳍片42而形成，上述鳍片42在正反面沿轴向具有长的鳍状面，在单侧的鳍状面上受到流体压力而对旋转体4自身赋予旋转力，具有以安装角度相对于管轴方向连续性地或者阶段性地变大或者变小的方式形成的扭曲形状的鳍状面。在实施例1中特别是具有相互同轴的内筒412和外筒411的双重筒状构造下，在内筒412与外筒411之间沿筒径方向固定有多块鳍片。多块鳍片在截面视图中呈放射状配置，各鳍片42均通过使沿管轴方向分别向内筒412和外筒411安装的安装部的相位沿一个旋转方向固定变化，因而沿管轴呈绕管轴螺旋状延伸的方式配置。在内筒412和外筒411纵横排列内置有磁铁41M。
[0102](起电装置5)
[0103]起电装置5具备在靠近旋转体4的外筒411的外表面的位置以非接触的方式配置且呈圆筒状多重卷绕的外线圈51、在靠近旋转体4的内筒412的内面的位置以非接触的方式配置且呈圆筒状多重卷绕的内线圈52、和将外线圈51和内线圈52呈双重框状地保持并且在双重框内以能够使旋转体4同轴旋转的方式收容旋转体4的发电机框5F而构成。另夕卜，用基于外线圈51、内线圈52的电动电位在发电机框5F内充电，使旋转体的上部中央的自动放气阀33通过有线而实现电导通。
[0104](检测器6)
[0105]检测器6由向流通路内露出的水中扩音器61和放射能传感器62构成，被组装在夹设于各连接法兰I的法兰相对构造11之间的连接缓冲件12内。水中扩音器的检测部从比配管内径大直径的连接缓冲件12的内框向轴向突出，设置在比配管内径靠外部的位置(图2)。在自我发电式配管传感器G的上游侧、下游侧各自的每个连接缓冲件12中组装有水中扩音器61和放射能传感器62，通过使上游侧和下游侧的检测信号相关，能够仅抽出比自我发电式配管传感器G靠上游侧的检测信号。作为其他方式，也可以是仅具备水中扩音器61和放射能传感器62的任意一种的方式，或者并设有水中扩音器61和备用水中扩音器61的方式，或者检测部自身就不设置的方式。
[0106]其中，实施例1中，在后述的进人孔盖M也设置有面板型的放射能检测器6M或进人孔手柄型的筒状的振动检测器6H (图5)。
[0107]而且，通过使该检测信号在两端具有切断部分的配管管路的两端相互关联，能够将图9左图所示的异常信号的产生位置作为切断两端部距各传感器的距离加以确定，进而通过将该合成波形用相关式分类滤波器进行滤波，用放大器71进行放大，能够如图9右图所示那样作为特征值放大显示。
[0108]通过转换为图9右图所示的特征值，还能够判别是漏水，还是产生外部应力的状态，还是在周边的放射能值以上……等异常状态的种类。另外，像这样确定的异常信号位置或检测种类能够作为图10所示的诊断结果加以显示。例如在图10中表示由传感器Gl检测到的异常信号位于从切断配管管路的单侧的配管传感器G偏离29.5m的位置以及偏离241.9m的位置这两处，各位置的管内流体的推测泄漏量(漏水量)分别为每分钟7.6公升、每分钟10.6公升。下部以棒状显示了在两端具有传感器的配管管路的简图，并且将异常产生确定位置变色显示。另外，在其下部显示有区间名称、管种类、传感器间隔、配管直径以及计测时间。
[0109]这样的画面能够作为例如本发明的灾害检测系统的地图显示器SM的显示画面在中央监视装置S上显示，或者在搭载于测定车辆C的显示器上显示。另外，能够如图8所示那样与配管种类、配管的配置数据重叠，将具体的异常产生位置作为地图数据加以显示。例如在图8中地图内左上第2列附近的第二传感器G2与在其正下方且地图内左下附近的第三传感器G3之间，漏水位置作为星形的圈出标记被确定，通过结合关联基于传感器Gl、G4的检测信号，确定基于检测信号的异常产生的种类并且使其与配管地图重叠，能够作为正确的漏水位置显示。例如通过在测定车辆C上进行这样的显示，能够进行更迅速并且正确的配管修复工作。另外，通过使放射能量的检测信号或者地盘变动的信号与通路地图重叠，还能够确定危险地域，显示迂回推荐路径等。
[0110](数据管理器7)
[0111]数据管理器7具备使检测信号放大的放大器、对放大后的放大信号进行A/D转换的A/D转换器和发送A/D转换后的放大信号的发信器而构成。
[0112]上述放大器、A/D转换器和上述受电装置8被集合安装在进人孔构造内的上部空间。
[0113]上述发信器73被分类为:安装在进人孔盖M的进人孔内置发信器73M ;被安装于在地上设置的收集受电盘8S的受电信号用发信器73 ;和在建筑物和构造物中设置的现有的使用电波用天线的受电信号用发信器73 (图6、图7)。
[0114](受电装置8)
[0115]受电装置8设置在旁通管3的周部或者周围附近，由基于起电装置5的电动电位进行充电。该受电装置8当其自身的蓄电量达到规定量以上时，向检测器6和/或数据管理器7开始自动供电。在电源供给中断的情况下，来自该受电装置8的电压被输送至数据管理器7，从而在配管传感器G自身的电源供给被阻断的情况下也能够继续进行传感器检测和检测信号的发送。
[0116](起电装置9)
[0117]起电装置9由具有向发电机的旁通管3的周围外方粘贴固定的薄型板状的筒体，沿筒体的筒面内置且并排设置有多个压电元件91的外壳罩体构成。各压电元件91利用基于被安装的配管管路P的流体流通的声压或者振动而发电，基于此的电动电位被输送至上述受电装置8。其中，在起电装置9的设置区域且管上面的日照区域，也可以代替压电元件91而内置感光压敏元件。由此，在管的上面进行基于太阳能面板的发电，在管的下面进行基于振动或者声音检测的发电，能够确保传感器故障时的非常用电源。
[0118]在进人孔盖M的周部还分为扇状区间埋入固定有多个盖部压电元件92，该盖部压电元件92利用基于进人孔盖M周围的路面使用的声压或者振动而发电，其电动电位也还被输送至上述受电装置8。
[0119]上述自我发电式发电传感器G被设置在配管维修或者维护用的带盖的管道空间内。特别是在实施例中，上述内管2被插入设置在向带进人孔盖M的进人孔构造内露出的配管管路P中，上述数据管理器7具备使检测信号放大的放大器、对放大后的放大信号进行A/D转换的A/D转换器和发送A/D转换后的放大信号的发信器而构成。而且，上述放大器、A/D转换器和上述受电装置8被集合安装在进人孔构造内的上部空间。
[0120]另外，优选上述发信器被安装在进人孔盖M，还在进人孔盖M的一部分埋入固定有多个盖部压电元件92，该盖部压电元件92利用基于进人孔盖M周围的路面使用的声压或者振动而发电，其电动电位被输送至上述受电装置8。
[0121]〔实施例2〕
[0122](实施例2的自我发电式发电传感器的整体结构)
[0123]另外，本发明的实施例2的自我发电式发电传感器10是被插入设置在规定流体的配管管路P内，检测配管或者配管周围的异常的配管传感器G，该配管管路P基本上是被设置于构造物、装置或者地中的任意一者中，其特征在于，包括:
[0124]在上述配管管路P的途中切断的切断部分的上游侧和下游侧分别以法兰连接的一对连接法兰I;将各连接法兰I之间的配管管路P的切断部分以能够流通流体的方式相连的内管2 ;具有从内管2的靠上游的位置向与内管2隔离的外部周围旁路分歧，再在内管2的靠下游的位置合流的流路的旁通管3 ;设置在旁通管3的流路内且能够在内管2的周围自由旋转，由于流向旁通管3的流路的流体流通而其自身绕内管的管轴旋转的旋转体4 ;靠近固定在旋转体4的内周面、外周面或者构造内的结构面的至少任意一个，利用上述旋转体4的旋转而起电的起电装置5 ;和与上述起电装置5电连接并且取得基于起电装置5的起电状态的信息的检测器6或者受电装置8的至少一种。而且，上述检测器6或者受电装置8的至少一种通过取得基于起电装置5的起电状态的信息来检测被切断连接的配管管路乃至配管管路P周围的状况。
[0125]该实施例是即使在上述实施例1的结构中去除上述检测器6、上述受电装置8的至少一种以后也能够成立的结构。在至少具备检测器6的情况下，与上述实施例1相同，设置在法兰构造内或者一对法兰之间，其基本结构也与实施例1相同。但是，并非必须由检测器6自身的检测单元具备检测配管内或者配管周围的异常的功能，作为替代案，通过与起电装置5电连接而具备取得基于起电装置5的起电状态的信息的功能即可。该情况下，可以将受电装置8设置在配管传感器内，也可以采用使其附属于配管传感器外等方式，从配管传感器装置内除去。
[0126]另外，在至少具备受电装置8的情况下，为与上述实施例1相同的配置和结构。但是，并非必须具备受电装置8自身的充电功能，作为替代方案，可以是与起电装置5电连接而接受其电动势的装置，只要具备取得基于起电装置5的起电状态的信息的功能即可。该情况下，可以将检测器6设置在法兰构造内或者一对法兰之间，可以将利用检测器6自身的检测单元检测配管内或者配管周围的异常的功能除去。
[0127](本发明的灾害检测系统)
[0128]本发明的灾害检测系统具备:在既设的配管管路P按照每规定间隔安装的上述任一项所述的自我发电式配管传感器(实施例1、2);和接收从各自我发电式配管传感器的数据管理器7发送来的数据，并且接收与从各自我发电式配管传感器的受电装置8发送来的电动电位相关的电动电位信号的中央监视装置S。
[0129](中央监视装置S)
[0130]中央监视装置S的特征在于具有地图显示器SM，通过对从经配管管路P相邻的自我发电式配管传感器分别接收到的电动电位信号和检测信号进行相关处理，将被自我发电式配管传感器夹着的配管管路P内的异常产生位置确定为2点间距离，并将该2点间距离与事先输入的配管管路P的位置信息进行比照而进行地图显示。
[0131]本发明的灾害检测系统另外还具备搭载了中央监视装置S和自我发电机的测定车辆C，测定车辆C是搭载与产生异常的配管管路P附近的自我发电式配管传感器连接以直接接收检测信号的直收装置的行驶车。
[0132]〔实施例3〕
[0133](实施例3的带自我发电功能的配管附属装置的整体结构)
[0134]本发明的实施例3的实施例的带自我发电功能的配管附属装置是被插入设置在既设的规定流体的配管管路P内的配管附属装置，配管管路P设置在构造物(结构体)或者地中的任意一者中，其特征在于，包括:
[0135]在上述既设的配管管路P的途中切断的切断部分的上游侧和下游侧分别以法兰连接的一对连接法兰I;将各连接法兰I之间的配管管路P的切断部分以能够流通流体的方式相连的内管2 ;具有从内管2的靠上游的位置向与内管2隔离的外部周围旁路分歧，再在内管2的靠下游的位置合流的流路的旁通管3 ;设置在旁通管3的流路内且能够在内管2的周围自由旋转，由于流向旁通管3的流路的流体流通而其自身绕内管的管轴旋转的旋转体4;靠近固定在旋转体4的内周面、外周面或者构造内的结构面的至少任意一个，利用上述旋转体4的旋转而发电的起电装置5 ;和与上述起电装置5电连接并且由基于起电装置5的电动电位进行充电的受电装置8，
[0136]上述受电装置8被配置在旁通管3的周部或者周部附近、或者基于上述一对连接法兰I的法兰构造内或者法兰构造附近，根据其自身的充电状况而向装置外部自动供电。
[0137](本发明的灾害检测系统的整体结构)
[0138]于是，本发明的灾害检测系统具备:在既设的配管管路P按照规定间隔安装的上述任一项所述的自我发电式配管传感器(包括实施例1、2)或者自我发电式配管附属装置(包括实施例3);接受从各自我发电式配管传感器/自我发电式配管附属装置送电而来的各电力的多个受电装置8 ;和用基于多个受电装置8的电动电位集中充电的集中受电盘8S，集中受电盘8S具有在配管管路P的异常产生时仅由手动操作切换为外部供电的切换装置。
[0139]根据上述结构，能够提供一种不破坏自然而利用现有设备创出新能源的机构，或者能够提供一种即使在对自我发电式配管传感器的设置部的电源供给被中断的状态下也能够通过自我发电而继续进行配管管路P的异常检测，或者在电气供给被中断的地域能够进行灾害时供电的系统。
[0140]〔实施例4〕
[0141]实施例4的具备带自我发电功能的配管传感器的灾害检测系统的安装状态说明图如图11所示。在图11中示出了一种由在地中设置的规定流体的配管管路(P)的中途从2处分别分歧连接的分歧管(10)构成的2个位置的配管传感器。2个位置的配管传感器分别被配置在带盖MA、MB的进人孔内，在各分歧管10内内置有检测器6A、6B。另外，2处的分歧管分别沿管面安装有由多个感压元件90构成的起电装置9，检测来自配管管路P内的流通流体的传达声音或振动而起电。
[0142]2个位置的配管传感器隔开配管管路P的规定区间而安装，各自用检测器和起电装置检测配管管路P内的状态。通过对该2个位置的配管传感器的检测信息进行运算，能够获知将各配管传感器相连的配管管路P的区间的流路异常位置。例如，如图11所示，当在将2个位置的配管传感器相连的配管管路P的区间中产生了由于配管开裂导致的流体漏出部LP时，通过使由一个配管传感器检测到的异常量(异声的音量或者异常频率变动)和由另一个配管传感器检测到的异常量(异声的音量或者异常频率变动)相关联，能够判断从各配管传感器到异常产生位置的距离AX，BX。另外，同样地，利用各配管传感器的检测信息关联，作为从流体漏出部LP泄漏的流体W的泄漏状态，能够判断泄漏流体W的扩散大小。
[0143]如图11?图13所示，各配管传感器被插入设置在将配管管路(P)的规定区间切断的上游侧、下游侧的连接法兰(I)之间，由向铅垂上方伸长的直管体构成。在配管传感器的分歧管(10)的顶端附近内部内置有检测器6，在配管传感器的分歧管(10)的顶端设置有放气阀33。从检测器6连接并延伸出电传输线，该电传输线与配置在进人孔内的数据管理器7连接。
[0144]分歧管是按照以下构成的直管体，在将配管管路(P)切断设置的上游侧和下游侧的各连接法兰(I)之间的一部分区间中，以比配管管路靠向上方分歧的方式连接，在分歧顶端具有放气阀(33)。
[0145]在分歧管(10)的流路内内置有具有传感器元件而连接的检测器(6)，该检测器
(6)能够利用一组卡止接头103F、102M来拆卸。通过使得检测器能够利用卡止接头拆卸，能够简单地进行检测器6的更换、校正、数据收集。
[0146]在分歧管(10)的管外面沿分歧管面粘贴固定有具有多个压电元件90的起电装置
(9)。起电装置9利用流向管内流路的流体流通而其自身能够发电。
[0147]还具备:与上述起电装置(9)电连接以取得基于起电装置(9)的起电状态的信息，并且接收来自上述检测器(6)的检测信号的数据管理器(7)，
[0148]上述检测器(6)或者数据管理器(7)的至少任意一种，通过取得基于起电装置(9)的起电状态的信息，来检测被切断连接的配管管路(P)乃至配管管路(P)周围的状况。
[0149]上述分歧管(10)由从配管管路⑵分歧，经由阀门(101)连接的套接管(102)和在套接管(102)的顶部以能够拆卸的方式连接的放气器(330)构成。
[0150]上述放气器(330)在连接时的上部位置具有放气阀(33)，并且突出形成有连接时向套接管(102)内伸入的棒状的检测器(6)，
[0151]上述检测器(6)以能够拆卸的方式电传输连接在与分歧管(10)分离配置的数据管理器(7)上。
[0152]卡止接头由爪部103C向管内弹性突出的雌接头103F/102F和具有插入雌接头103F的管内而使爪部103C卡止的细管部102D的雄接头102M/101M构成。套接管102由于内部填充流体而起到作为旁通部的作用。通过在该套接管102内插入具备声音传感器的检测器6而检测管内的流通信息。在实施例中阀门101和套接管102彼此也以能够利用卡止接头来拆卸的方式连接，维护变得容易。
[0153]数据管理器7与设置在进人孔盖M的带发信器73的盖部压电元件92电传输连接。将由数据管理器7接收并放大的数据发送至进人孔盖M的发信器73，从发信器73发送数据至集中管理中心等。
[0154]上述配管传感器或者配管附属装置，除上下水道的水道管路以外，还能够安装在灭火剂管路、气体管路、天然气体管路、石油?汽油等液体燃料管路、冷却配管管路中。另外，上述灾害检测系统能够运用如下:通过固定在地中埋设的既设的配管管路P或者构造物内的既设的配管管路P的管路中途，捕捉配管内外的异常信号，并对异常信号的内容进行解析而使之显示在监视器画面，能够作为综合危机预知防灾监视系统发挥作用，事先预测配管管路P内外的事故。相关机器预知防灾监视系统，除上下水道的水道管路以外，还能给应用在机场设施、铁路设施、医院设施、避难设施、港湾设施、国家的重要设施、退避过滤器设施中。
[0155]另外，例如在国境防卫线上在地中埋设的配管管路中设置本发明的配管传感器，还能够构筑24小时的防犯用监视系统。在该情况下，能够利用国境防卫线的地上或者地下道感知通过、侵入国境防卫线的物体或人物。
[0156]另外，在原子炉发电装置、火力发电装置、水力发电装置或包括这些装置的工厂中也能够加以应用。通过捕捉冷却配管、燃料配管、水力配管及炉心、燃烧装置、发电装置的异常，能够发送警报。
[0157]另外，在城市地区等呈网眼状满布的地中配管管路中分别以一定间隔设置多个配管传感器，能够作为具备防犯功能、灾害预知功能的系统装置加以运用。
[0158]此外，本发明不限定于上述实施例，在不脱离本发明主旨的范围内能够适当进行要素的抽出、组合的变更、省略、基于各结构的处理顺序的变更或一部分结构的省略或者配置的变更。
【主权项】
1.一种带自我发电功能的配管传感器，是从在构造物、装置或者地中的任意一者中设置的规定流体的配管管路(P)的中途分歧连接，用于检测配管乃至配管周围的异常的配管传感器，其特征在于，该配管传感器包括: 在将所述配管管路(P)切断设置的上游侧和下游侧的各连接法兰(I)之间的一部分区间中，以比配管管路靠向上方分歧的方式连接，在分歧顶端具有放气阀(33)的分歧管(10);和 在分歧管(10)的流路内具有传感器元件连接的检测器(6)， 还包括:具有沿分歧管(10)的管面粘贴固定的多个压电元件，通过流向管内流路的流体流通而其自身发电的起电装置(9);和 与所述起电装置(9)电连接，取得基于起电装置(9)的起电状态的信息，并且接收来自所述检测器(6)的检测信号的数据管理器(7)， 所述检测器(6)或者数据管理器(7)的至少任意一个通过取得基于起电装置(9)的起电状态的信息而检测被切断连接的配管管路(P)乃至配管管路(P)周围的状况。2.根据权利要求1所述的带自我发电功能的配管传感器，其特征在于: 所述分歧管(10)包括由从配管管路(P)分歧，经由阀门(101)连接的套接管(102)和在套接管(102)的顶部以能够拆卸的方式连接的放气器(330)， 所述放气器(330)在连接时的上部位置具有放气阀(33)，并且突出形成有连接时向套接管(102)内伸入的棒状的检测器(6)， 所述检测器￠)以能够拆卸的方式电传输连接在与分歧管(10)分离配置的数据管理器(7)上。3.一种带自我发电功能的配管传感器，是被插入设置在构造物或者地中设置的既设的规定流体的配管管路(P)内，用于检测配管乃至配管周围的异常的配管传感器，其特征在于，该配管传感器包括: 在配管管路的途中切断的切断部分的上游侧和下游侧分别以法兰连接的一对连接法兰(I);将各连接法兰(I)之间的配管管路(P)的切断部分以能够流通流体的方式相连的内管⑵；具有从内管(2)的靠上游的位置向与内管(2)隔离的外部周围旁路分歧，再在内管(2)的靠下游的位置合流的流路的旁通管(3);设置在旁通管(3)的流路内且能够在内管(2)的周围自由旋转，由于流向旁通管(3)的流路的流体流通而其自身绕内管的管轴旋转的旋转体(4);靠近固定在旋转体(4)的内周面、外周面或者构造内的结构面的至少任意一个，利用所述旋转体(4)的旋转而起电的起电装置(5);和被配置在基于所述一对连接法兰(I)的法兰构造的流通路内或者所述一对连接法兰(I)之间的流通路内，能够检测与比切断部分靠上游侧和/或下游侧的配管管路内的流体流通相关的检测信号的检测器(6)， 利用起电装置(5)进行自我发电，还根据基于起电装置(5)的起电状态和基于检测部(6)的检测信号，检测被切断连接的配管管路(P)乃至配管管路(P)周围的状况。4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的带自我发电功能的配管传感器，其特征在于: 上游侧和下游侧的各连接法兰(I)具备相对的法兰构造(11)和被插入设置在所述相对的法兰构造(11)之间的连接缓冲件(12)而构成， 所述检测部(6)被装入在各连接法兰(I)的法兰相对构造(11)之间夹设的连接缓冲件(12)内。5.根据权利要求3所述的带自我发电功能的配管传感器，其特征在于: 旁通管(3)具备:覆盖在内管(2)的靠上游和靠下游的管周围设置的连通孔(2h)，从内管(2)的各管端向靠管轴长度的中央扩径的扩径部(31);和将两端的扩径部(31)彼此连接并呈筒状覆盖内管的外周的筒状部(32)， 从连通路(2h)通过扩径部(31)内流入筒状部(32)内的上游侧的旁通管路以在管路内至少一部分的流通流量变小的方式形成流路。6.根据权利要求3或5所述的带自我发电功能的配管传感器，其特征在于: 旋转体(4)具备能够绕管轴自由旋转的多重筒状构造(41)和在多重筒状构造的各筒面形成鳍片(42)，所述鳍片(42)具有以安装角度相对于管轴方向连续性地或者阶段性地变大或者变小的方式形成的扭曲形状的鳍状面。7.根据权利要求3、5或6中任一项所述的带自我发电功能的配管传感器，其特征在于: 具备在旁通管(3)的周部或者周部附近设置，由基于起电装置(5)的电动电位进行充电的受电装置(8)，该受电装置(8)根据其自身的充电状况向检测器(6)自动供电。8.根据权利要求1、2、3、4、5或6中任一项所述的带自我发电功能的配管传感器，其特征在于: 具备在旁通管(3)或者分歧管(10)的周部安装，具有多个压电元件(91)的起电装置(9)，该压电元件(91)利用基于被安装的配管管路的流体流通的声压或者振动而发电，由此产生的电动电位被输送至所述受电装置(8)。9.根据权利要求1?7中任一项所述的带自我发电功能的配管传感器，其特征在于: 所述内管(2)被插入设置在向带盖部的管道空间内露出的配管管路(P)中， 还具备发送或者保管与基于起电装置(5)的电动势相关联的电动电位信号和基于检测器(6)的检测信号的数据管理器(7)，该数据管理器(7)具备使检测信号放大的放大器(71)、对放大后的放大信号进行A/D转换的A/D转换器(72)和发送A/D转换后的放大信号的发信器(73/73M)，所述放大器(71)、所述A/D转换器(71)和所述发信器(73/73M)被安装在管道空间内或者其盖部周边。10.一种灾害检测系统，包括:在既设的配管管路(P)按照规定间隔安装的多台根据权利要求I?8中任一项所述的带自我发电功能的配管传感器(G);和接收从各带自我发电功能的配管传感器(G)的数据管理器(7)发送来的数据，并且接收与从各配管传感器的受电装置(8)发送来的电动电位相关联的电动电位信号的中央监视装置(S)，所述灾害检测系统的特征在于: 中央监视装置(S)具有地图显示器(SM)，通过对从经配管管路相邻的配管传感器(G)分别接收到的电动电位信号和检测信号进行关联处理，将被配管传感器(G)夹着的配管管路内的异常产生位置确定为2点间距离，并将该2点间距离与事先输入的配管管路的位置信息进行比照而进行地图显示。11.根据权利要求9所述的灾害检测系统，其特征在于: 具备搭载了中央监视装置(S)和自我发电机的测定车辆(C)，测定车辆(C)具备通过与产生异常的配管管路附近的配管传感器(G)连接而直接接收检测信号的直收装置。12.根据权利要求9或10所述的灾害检测系统，其特征在于: 具备用基于多个受电装置⑶的电动电位而集中充电的集中受电盘(8S)，集中受电盘(8S)具有在配管管路的异常产生时仅由手动操作切换为外部供电的切换装置。
【文档编号】F17D5/00GK105889759SQ201410635018
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年11月13日
【发明人】藏田作治
【申请人】藏田作治