JP2021064878A - 水道施設を点検するシステム - Google Patents

Abstract

【課題】作業員が到達困難な水道施設を点検可能なシステムを提供する。【解決手段】本システムは、ドローン１０と、ドローン１０の運転を制御する制御装置３と、制御装置３が生成した動作制御信号をドローン１０に送信し、かつドローン１０が取得したデータを受信する通信装置９と、通信装置９が受信したデータを表示するディスプレイ１６と、を備える。通信装置９は、少なくとも１つの外部端末３０１にネットワーク３００を介して接続可能である。【選択図】図２

Description

本発明は、水道施設を点検するシステムに関し、特に、作業員が到達困難な水道施設を点検するシステムに関する。

水は、人間の生命を維持するために、および様々な産業活動を実施するために必要不可欠な物質であり、清浄な水を家庭および工場などの需要地に供給するための水道施設は非常に重要なライフライン設備である。このような水道施設の例としては、水源地、ポンプ場、浄水場、配水池、および貯水タンクなどが挙げられる。これら水道施設を適切に運転することにより、需要地に清浄な水が適切な量で供給され、豊かな生活および適切な産業活動を継続的に営むことができる。そのため、水道施設の管理者および／または所有者は、作業員に水道施設を定期的に点検させて、必要に応じて水道施設のメンテナンスおよび補修を行っている。例えば、作業員が水源地に設けられた取水ゲートに落ち葉が詰まっていることを点検により確認したときは、作業員（および該作業員から連絡を受けた応援者）が取水ゲートに詰まった落ち葉を取り除いている。

特開２０１６-２１８８１３号公報 特開２０１８-９１４０６号公報 特開２０１８-９１７２５号公報

しかしながら、水道施設のなかには、作業員が到達困難な場所に設置されているものがある。例えば、水源地が山奥にある場合には、作業員が水源地に到達するには、急峻な山道を登る必要があったり、熊および蜂などの危険生物に遭遇するおそれがあったりするなど物理的に相当な困難が伴う。また、配水池および貯水タンクの点検を実施するためには、作業員は、配水池の外壁に設けられた階段、または貯水タンクの外壁に設けられた階段を登る必要があり、この点検作業も作業員にとっては危険で物理的な困難を伴う作業である。さらに、夏場は、水道施設に赴いて該水道施設の点検を行う作業員に熱中症などの体調不良が発生するおそれもある一方で、冬場は、作業員が積雪によって水道施設に到達不可能になることもある。また、離島などの遠隔地に配置された水道施設では、該水道施設の適切な点検作業を実施するための作業員を十分に確保することが難しい。

さらに、地震、台風、またはゲリラ豪雨などの自然災害、および該自然災害に起因した二次災害（例えば、土砂崩れ、落石、倒木、停電など）が発生したときに、作業員が点検のために水道施設に出向くには多くの危険を伴うこともある。水道施設はライフライン設備であるため、本来的には、このような自然災害および二次災害が発生したときこそ、ベテランの作業員による水道施設の点検が必要である。しかしながら、作業員の安全を確保するためには、作業員が水道施設の点検に赴くことができないことがある。すなわち、自然災害の発生によって、通常は容易に到達可能な水道施設が作業員が到達困難な水道施設に変化してしまうこともある。

さらに、水道施設のなかには、作業員の接近が困難なために作業員の目視によって点検が難しい箇所が含まれていることがある。例えば、取水堰、取水門、取水塔、取水枠などの取水施設の点検は、歩廊などの建築物から行うことが多く、水面近傍の構造物のひび割れなどは、作業員が目視で詳細に確認することが難しい。

そこで、本発明は、作業員が到達困難な水道施設を点検可能なシステムを提供することを目的とする。

なお、本明細書における「作業員が到達困難な水道施設」との概念は、「作業員が物理的に到達困難な場所（例えば、山奥）に設置された水道施設」だけでなく、「水道施設に到達するまでの間に作業員に相当の危険または労力が発生する水道施設」も含む。「水道施設に到達するまでの間に作業員に相当の危険または労力が発生する水道施設」の例としては、「自然災害または二次災害が発生した（または発生するおそれのある）場所に設置された水道施設」、および「点検箇所に到達するまでの間に、急峻な階段、狭い橋、および高所などの危険箇所を作業員が移動する必要がある水道施設」が含まれる。さらに、本明細書では、「作業員が到達困難な水道施設」には、「積雪または災害などによって作業員が到達不可能になった水道施設」も含む。また、「離島の水道施設」のように、移動手段（例えば、定期船など）が限定されるために、緊急時に直ちに到達することが困難な水道施設も「作業員が到達困難な水道施設」に含まれる。さらには、取水堰、取水門、取水塔、取水枠などの取水施設のように、作業員の目視による詳細な点検が難しい水道施設も「作業員が到達困難な水道施設」に含まれる。

一態様では、作業員が到達困難な水道施設を点検するシステムであって、ドローンと、前記ドローンの運転を制御する制御装置と、前記制御装置が生成した動作制御信号を前記ドローンに送信し、かつ前記ドローンが取得したデータを受信する通信装置と、前記通信装置が受信したデータを表示するディスプレイと、を備え、前記通信装置は、少なくとも１つの外部端末にネットワークを介して接続可能であることを特徴とするシステムが提供される。

一態様では、前記ドローンは、撮像装置を搭載しており、前記データは、前記撮像装置が取得した画像データを含む。
一態様では、前記水道施設の状態を監視するための少なくとも１つのセンサと、前記センサの測定値およびその取得時点を含む施設状態データを蓄積する施設側記憶装置と、前記施設側記憶装置に接続される施設側通信装置と、をさらに備え、前記データは、前記施設状態データを含み、前記ドローンは、前記施設状態データを前記施設側通信装置を介して受信して、前記制御装置に送信する。
一態様では、前記水道施設の状態を監視するための少なくとも１つのセンサと、前記センサの測定値およびその取得時点を含む施設状態データを蓄積する施設側記憶装置と、前記施設側記憶装置に接続される施設側通信装置と、をさらに備え、前記通信装置は、前記施設側通信装置を介して前記施設状態データを受信して、前記制御装置に送り、前記制御装置は、前記施設状態データを所定の許容範囲と比較し、前記施設状態データが前記許容範囲を外れた場合に、前記ドローンを飛行させて、前記画像データを取得する。
一態様では、前記制御装置は、自然災害警報を受信可能に構成され、前記自然災害警報を受信した場合に、前記ドローンを飛行させ、前記データを取得する。
一態様では、前記水道施設の近傍に設置された支持台をさらに備え、前記ドローンは前記支持台に載置されており、前記支持台に載置されたドローンを、前記水道施設の状態を監視するための定点カメラとして利用する。

本発明によれば、無人移動体であるドローンが取得したデータに基づいて、水道施設の点検を行うことができる。したがって、作業員が水道施設に赴く必要がないので、作業員が到達困難な水道施設であっても、該水道施設の点検作業を行うことができる。さらに、ドローンが取得したデータを外部端末に表示することができるので、水道施設の所有者などの第三者と共有することができる。

図１は、水を水源地から市街地に供給する水道システムの一例を示す模式図である。 図２は、一実施形態に係る水道施設の点検システムを示す模式図である。 図３は、別の実施形態に係る水道施設の点検システムを示す模式図である。 図４は、さらに別の実施形態に係る水道施設の点検システムを示す模式図である。 図５は、さらに別の実施形態に係る水道施設の点検システムを示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、水を水源地から市街地に供給する水道システムの一例を示す模式図である。図１では、後述する点検システムの一部も描かれている。図１に示す水道システムでは、水源地１００に設置された取水ゲート３０から取り出された水がポンプ場１２０を経て浄水場１４０まで搬送され、該浄水場１４０で浄化される。さらに、浄化済の水が浄水場１４０から配水池１５０に送られて、該配水池１５０に貯められる。配水池１５０に貯められた水は、配水管網（図示せず）を利用して市街地（需要地）２００の各家庭および工場などに送られる。

このような水道システムにおいて、水源地１００の取水ゲート３０、ポンプ場１２０、浄水場１４０、および配水池１５０は、それぞれ、浄化された水を適切な量で市街地２００に供給するために用いられる水道施設である。水源地１００は、山奥などの作業員が到達困難な場所にあることがある。この場合、ポンプ場１２０や配水池１５０も市街地２００から離れた遠隔地に設置されていることが多い。特に、配水池１５０は、市街地２００よりも高所に位置している。すなわち、ポンプ場１２０、浄水場１４０、および配水池１５０も、作業員が到達困難な場所に設置されることがある。

さらに、ポンプ場１２０、浄水場１４０、および配水池１５０が通常は作業員が容易に到達可能な水道施設であっても、冬場の積雪、自然災害の発生などの条件次第で、作業員が到達困難な水道施設に変化する場合もある。さらに、水源地１００、ポンプ場１２０、浄水場１４０、および配水池１５０などの水道施設のなかには、作業員の接近が困難なために作業員の目視によって点検が困難な箇所が含まれていることがある。

上述したように、各水道施設は、浄化された水を適切な量で水源地１００から市街地２００まで供給するためのライフライン設備として用いられる。そのため、作業員が到達困難な水道施設であっても、該水道施設に不具合が発生していないか定期的に点検し、必要に応じてメンテナンスおよび補修を行う必要がある。

ここで、近年、空中領域（および／または水中領域）を移動可能な無人移動体として定義されるドローンを、対象物（例えば、装置、橋梁、高層建築物、および船舶など）の監視、点検、検査、または計測などに利用することが検討されており、一部の産業分野では既に実現されている。ドローンは、あらかじめ設定された目的によって自律的に運動するか、無線（電波、可視光、あらゆる波長帯のレーザー光、音波、超音波のいずれか、あるいはこれらの複合）を用いた操縦器を用いて操縦者によって操縦されるか、無線を通じて外部の制御装置（コンピュータを含む）から送信される動作制御信号によって制御される。

そこで、本実施形態に係る点検システムは、無人飛行体であるドローンを利用して、作業員が到達困難な水道施設を点検する。具体的には、点検システムは、ドローンを利用して、水道施設の画像データ、および／または施設状態データ（これらデータについては後述する）を含むデータを入手し、このデータをディスプレイに表示する。作業員は、水道施設に赴かなくても、ディスプレイに表示されたデータに基づいて水道施設の点検を容易に行うことができる。以下では、水道施設の一例である水源地１００を点検するシステムが説明されるが、本実施形態は、この例に限定されない。例えば、本実施形態を、ポンプ場１２０、浄水場１４０、および配水池１５０などの水道施設を点検するために用いてもよい。

図２は、一実施形態に係る水道施設の点検システム１を示す模式図である。図２に示す点検システム１は、無人飛行体であるドローン１０と、該ドローン１０の運転を制御する制御装置３とを備える。ドローン１０は、画像データを取得可能な撮像装置１０ａと、制御装置３によって生成された動作制御信号を受信するドローン側通信装置１０ｂと、撮像装置１０ａが取得した画像データを格納するドローン側記憶部１０ｃとを備えている。本実施形態では、ドローン１０は、制御装置３が生成した動作制御信号をドローン側通信装置１０ｂで受信し、受信した動作制御信号にしたがって動作する。

撮像装置１０ａは、動画および／または静止画を取得可能なカメラであり、例えば、光学レンズ、イメージセンサ、およびオートフォーカス機構（いずれも、図示せず）を備えている。ドローン１０は、撮像装置１０ａが取得した画像データをドローン側通信装置１０ｂを介して制御装置３の通信装置９（後述する）に送信するとともに、ドローン側記憶部１０ｃに格納する。この画像データは、作業員に変わってドローン１０が取得する水源地１００のデータに含まれる。

本実施形態では、制御装置３は、処理部５と、記憶部７と、通信装置９とを備えており、例えば、管理拠点１８０に設置されている。一実施形態では、制御装置３は、ポータブル端末（例えば、スマートフォン、タブレット端末、およびノートパソコンなど）であってもよい。この場合、作業者は、制御装置３を持ち運ぶことができる。通信装置９は、ドローン１０のドローン側通信装置１０ｂとデータおよび信号を送受信可能に構成されている。より具体的には、通信装置９は、制御装置３の処理部５が生成した動作制御信号をドローン１０のドローン側通信装置１０ｂに送信可能であり、さらに、ドローン１０のドローン側通信装置１０ｂから送信されたデータ（例えば、撮像装置１０ａによって取得された画像データ）を受信可能である。通信装置９が受信したデータは、記憶部７に格納される。本実施形態では、通信装置９は、制御装置３に内蔵されているが、通信装置９を制御装置３の外部に配置してもよい。この場合、通信装置９は、制御装置３と無線または有線で接続される。

記憶部７は、ドローン１０の所定の飛行経路を予め格納している。ドローン１０は、該ドローン１０の空間位置を検出可能なセンサ（図示せず）を有しており、該センサの出力信号は、制御装置３に無線で送信される。このようなセンサは、例えば、方位磁石、ジャイロセンサおよび高度計の組み合わせから構成される。一実施形態では、センサは、ＧＰＳ受信器をさらに含んでいてもよい。制御装置３の処理部５は、ドローン１０の空間位置を所定の飛行経路に一致させるための動作制御信号を生成し、この動作制御信号を通信装置９を介してドローン１０に送信する。ドローン１０は、通信装置９から送信された動作制御信号にしたがって動作し、これにより、ドローン１０は、所定の飛行経路に沿って飛行することができる。このようにして、制御装置３は、ドローン１０を水源地１００まで自動で飛行させる。

水源地１００に到達したドローン１０は、撮像装置１０ａを用いて所定の場所の画像データを取得し、取得した画像データを通信装置９に送信する。処理部５は、通信装置９が受信した画像データを記憶部７に格納する。ドローン１０の撮像装置１０ａによって撮影される所定の場所は、これまで作業員が点検していた複数の箇所に応じて複数設定されているのが好ましい。所定の場所の１つ例として、取水ゲート３０が挙げられる。取水ゲート３０は、水源地１００からの取水口として機能し、水源地１００内の水は、取水ゲート３０を介して水路３３に導入される。本実施形態では、水路３３は、水源地１００からポンプ場１２０（図１参照）まで延びる取水路である。一実施形態では、ドローン１０が所定の飛行経路に沿って移動している間、その飛行経路に沿った地上の画像データ（動画データ）を撮像装置１０ａに取得させ、この画像データを通信装置９を介して記憶部７に格納してもよい。この場合、この動画データも、ドローン１０が取得した水源地１００のデータに含まれる。

ドローン１０から通信装置９に送信された画像データは、記憶部７に格納される。点検システム１は、通信装置９が受信した画像データを表示するディスプレイ１６をさらに備えており、図示した例では、ディスプレイ１６は、制御装置３に接続されている。処理部５は、記憶部７に格納された画像データをディスプレイ１６に表示させることができる。したがって、複数の作業員がディスプレイ１６に表示された画像データに基づいて水源地１００の様子を確認することができる。その結果、作業員が到達困難な場所に設置された水源地（水道施設）１００の点検を容易に行うことができる。さらに、複数の作業員に熟練者を含ませることができるので、水源地１００に不具合が発生しているか否かを熟練者が判断することができる。複数の作業員に、熟練者と初心者との両者を含ませた場合は、初心者に熟練者による教育を実際の画像を見ながらリアルタイムで施すことができる。一実施形態では、ディスプレイ１６は、制御装置３と一体となっていてもよい。例えば、制御装置３がポータブル端末である場合は、通信装置９が受信した画像データは、該ポータブル端末に搭載されたディスプレイに表示される。

本実施形態では、通信装置９は、インターネットなどのネットワーク３００を介して少なくとも１つの外部端末３０１，３０１’・・・に接続可能なように構成されている。外部端末３０１，３０１’・・・の例としては、水源地１００を含む水道システムの所有者（例えば、地方自治体）が有するパーソナルコンピュータ、市街地２００の消防署（または警察署）内に配置されたパーソナルコンピュータが挙げられる。このような構成により、ドローン１０の撮像装置１０ａが取得した画像データ（すなわち、ドローン１０が取得したデータ）を第三者と共有することができる。例えば、管理者は、水源地１００のメンテナンスを行う必要性を、実際にドローン１０が取得した画像データを見せながら所有者に説明することができる。あるいは、管理者は、水源地１００で発生した自然災害（例えば、水路３３からの洪水）を、実際にドローン１０が取得した画像データを見せながら消防署および／または警察に通報することができる。

本実施形態によれば、無人移動体であるドローン１０が取得した画像データをディスプレイ１６に表示させることにより、作業員が到達困難な水道施設である水源地１００に赴くことなく、該水源地１００の点検作業を容易に行うことができる。さらに、ディスプレイ１６に表示された画像データに基づいて、水源地１００のメンテナンスおよび補修の必要性を熟練者による正確な判断で決定することができる。さらに、ドローン１０が取得した画像データを外部端末３０１，３０１’・・・に表示させることにより、水源地１００の所有者、消防署員、および警察署員などの第三者に水源地１００のリアルタイムな状態情報を提供することができる。

なお、ドローン１０が取得した画像データに基づく点検結果から水源地１００から水を取水すべきではないと判断された場合は、浄水場１４０の運転が停止される。この場合、市街地２００に断水が発生しないように、予備水源（図示せず）から取水するのが好ましい。例えば、落石または土砂崩れによって取水ゲート３０および／または水路３３が閉塞された場合は、浄水場１４０を停止して、予備水源から入手した水を浄化して市街地２００に供給する。

図２に示すように、操縦者（図示せず）が操作する操縦器１２を用いてドローン１０の動作を制御してもよい。この場合、操縦器１２は、制御装置３に接続され、操縦器１２から発生されたドローン１０の動作制御信号は、制御装置３の通信装置９を介してドローン１０に送信される。操縦器１２は、ドローン１０から送信された画像データを表示可能なディスプレイを備えているのが好ましく、操縦者は、ディスプレイに表示された画像データに基づいてドローン１０を操縦することができる。一実施形態では、操縦器１２は制御装置３に内蔵されてもよい。例えば、制御装置３がポータブル端末である場合に、該ポータブル端末に操縦器１２を搭載してもよい。

図２に示すように、点検システム１は、水源地（水道施設）１００の水の状態を監視するための少なくとも１つの状態監視センサ３５と、該状態監視センサ３５に接続される監視装置１９０とを備えてもよい。監視装置１９０は、好ましくは、水源地１００の近傍に設けられる。監視装置１９０は、施設側処理部２０と、施設側記憶部（施設側記憶装置）２２と、施設側通信装置２４とを備えている。図２に示す例では、水源地１００の水の状態を監視する状態監視センサ３５は、水源地１００から水路３３に導入された水の濁度を計測する濁度計３５Ａ、水源地１００の水位を監視する水位計３５Ｂ、および水源地１００の降雨量を測定する雨量計３５Ｃである。雨量計３５Ｃは、所定時間の間に降った雨の総量を計測する積算雨量計であってもよい。これらセンサ３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃは、施設側記憶部２２に接続されており、施設側処理部２０は、センサ３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃの測定値と、それらの取得時点とからなる施設状態データを施設側記憶部２２に蓄積する。なお、状態監視センサ３５は、水源地の水の状態を監視するセンサである限り、上記濁度計３５Ａ、水位計３５Ｂ、および雨量計３５Ｃに限定されない。例えば、状態監視センサの他の例として、流量計、水位計、ｐＨ計、および油膜センサなどが挙げられる。状態監視センサ３５によって取得された施設状態データも、水源地（水道施設）１００のデータに含まれる。

ドローン１０の所定の飛行経路に、監視装置１９０を含めることができる。この場合、ドローン１０は、監視装置１９０の近傍まで飛行する。監視装置１９０の施設側通信装置２４は、監視装置１９０の近傍まで飛行してきたドローン１０に、施設側記憶部２２に蓄積された施設状態データを送信する。例えば、監視装置１９０は、ＷｉＦｉ（登録商標）またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信を用いて、施設状態データをドローン１０に送信する。したがって、施設状態データも、ドローン１０が取得した水源地（水道施設）１００のデータに含まれる。ドローン１０は、受信した施設状態データを通信装置９に送信する。処理部５は、通信装置９が受信した施設状態データを記憶部７に格納する。このような構成によれば、施設状態データをディスプレイ１６に表示させることができる。その結果、作業員は、ディスプレイ１６に表示された画像データと施設状態データとに基づいてより適切な点検結果を導きだすことができる。制御装置３がポータブル端末の場合は、施設状態データを、ポータブル端末に搭載されたディスプレイに表示することができる。一実施形態では、ドローン１０は、受信した施設状態データのみを通信装置９に送信してもよい。例えば、夜間にドローン１０による点検を実施する場合は、ドローン１０は、施設状態データのみを通信装置９に送信する。ドローン１０が画像データを取得しない場合は、ドローン１０は、撮像装置１０ａを有していなくてもよい。

図１に示すように、点検システム１は、水源地１００までのドローン１０の飛行経路の途中に配置された中継アンテナ１４をさらに備えていてもよい。中継アンテナ１４によって、制御装置３が生成した動作制御信号が確実にドローン１０に送信され、画像データおよび／または施設状態データなどのデータをドローン１０から安定して通信装置９（すなわち、制御装置３）に送信することができる。中継アンテナ１４の数は、任意である。具体的には、点検システム１は、一本の中継アンテナ１４を有していてもよいし、複数の中継アンテナ１４を有していてもよい。さらに、複数の中継アンテナ１４を水道システムの全体にわたって（例えば、水道システムの水路全体に沿って）配置してもよい。

図１に示すように、点検システム１は、ドローン１０を載置可能な搬送車１８を有していてもよい。この場合、ドローン１０を搬送車１８に載置して水源地（水道施設）１００の近傍まで搬送することができる。制御装置３、通信装置９および操縦器１２を搬送車１８に載せてもよく、ドローン１０から通信装置９に送信された画像データおよび／または施設状態データなどのデータは、通信装置９から管理拠点１８０に配置された別の通信装置（図示せず）に送信される。別の通信装置は、制御装置３とは異なる別の制御装置に接続されており、別の制御装置は、受信したデータを、管理拠点１８０に配置されたディスプレイ１６に表示させることができる。なお、管理拠点１８０に配置された別の制御装置が、ドローン１０の動作制御信号を生成してもよい。この場合、管理拠点１８０に配置された別の通信装置は、ドローン１０の動作制御信号を通信装置９を介してドローン１０に送信する。

図３は、別の実施形態に係る水道施設の点検システム１を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図２に示す実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。

図３に示す実施形態では、制御装置３は、タイマー１３を有している。制御装置３は、タイマー１３が所定の時間（例えば、午前１０時）を検知すると、自動でドローン１０の始動指令を通信装置９を介してドローン１０に送信し、さらに、所定の飛行経路に沿ってドローン１０が飛行するようにドローン１０の動作を制御する。ドローン１０の撮像装置１０ａによって取得された画像データなどのデータは、ドローン１０のドローン側通信装置１０ｂを介して通信装置９に送信され、処理部５は、受信したデータを記憶部７に格納するともに、管理拠点１８０のディスプレイ１６に表示させる。

本実施形態では、監視装置１９０の施設側記憶部２２に蓄積された施設状態データは、施設側通信装置２４（および中継アンテナ１４）を介して通信装置９（すなわち、制御装置３）に送信される。一実施形態では、ドローン１０を監視装置１９０の近傍まで飛行させ、該ドローン１０を介して施設状態データを通信装置９に送信してもよい（図２参照）。

本実施形態によれば、ドローン１０が定期的（例えば、毎日）に水源地１００の点検を自動で実施する。したがって、作業員は管理拠点１８０から移動することなく、水源地１００の画像データおよび施設状態データなどのデータを取得可能であり、これらデータから水源地１００の点検を実施することができる。その結果、作業員の労力を大幅に低減することができる。作業員がさらなる画像データを所望する場合は、操縦器１２を用いてドローン１０の動作を制御してもよい。この場合、ドローン１０からさらなる画像データが送られてくるので、水源地１００の点検をより正確に実施することができる。

本実施形態に係る点検システム１は、離島などの作業員を十分に確保できない遠隔地域に配置された水道施設の点検に適している。例えば、ネットワーク３００を介して制御装置３と接続される外部端末として、熟練者が多数在籍している本土のオフィスに設置されたパーソナルコンピュータを選択する。この場合、遠隔地域の作業員は、本土のオフィスにいる熟練者による適切な点検結果を得ることができる。さらに、遠隔地域の作業者は、熟練者による教育を実際の画像を見ながら定期的（例えば、毎日）に受けることができる。その結果、遠隔地域の作業員の能力が早期に向上することが期待できる。

図４は、さらに別の実施形態に係る水道施設の点検システム１を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図３に示す実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。

図４に示す点検システム１では、制御装置３が自然災害警報を受信可能に構成されている。自然災害は、異常な自然現象によって起こる災害であり、異常な自然現象には、例えば、地震、津波、台風、火山の爆発、豪雨、洪水、および大雪が含まれる。本明細書では、自然災害が発生したとき、または自然災害が発生するおそれがあるときに生成される警報を「自然災害警報」と称する。自然災害警報の例としては、緊急地震速報、津波警報、暴風雨警報、高潮警報、噴火警報、大雨警報、洪水警報、および大雪警報が挙げられる。

制御装置３が自然災害警報を受信すると、制御装置３は、自動でドローン１０の始動指令をドローン１０に送信し、さらに、所定の飛行経路に沿ってドローン１０が飛行するようにドローン１０の動作を制御する。ドローン１０は、撮像装置１０ａが取得した画像データおよび／または施設状態データなどを含むデータを通信装置９に送信する。一実施形態では、制御装置３は、監視装置１９０の施設側記憶部２２に蓄積された施設状態データを施設側通信装置２４（および中継アンテナ１４）を介して取得してもよい。管理拠点１８０にいる作業員は、ドローン１０から送信され、ディスプレイ１６に表示された画像データおよび／または施設状態データなどのデータに基づいて、自然災害に起因する水源地１００の不具合が発生したか否かを判断することができる。

本実施形態によれば、作業員は危険な点検作業を行う必要がない。例えば、ゲリラ豪雨または地震で土砂崩れが発生するおそれがある場合に、作業員は、山奥にある水源地１００まで赴く必要がない。さらに、土砂崩れなどに起因して監視装置１９０からの施設状態データの送信が不可能になった場合には、ドローン１０を監視装置１９０の近傍まで飛行させ、該ドローン１０を介して施設状態データを制御装置３に送信することができる。

一実施形態では、上述した状態監視センサ３５の測定値に基づいて、ドローン１０を自動で飛行させてもよい。例えば、濁度計３５Ａの測定値が大きく上昇した場合には、水源地１００に、土砂崩れなどの何らかの不具合または異常が発生していると推定される。そのため、制御装置３に、状態監視センサ３５（例えば、濁度計３５Ａ）の測定値に対する所定の許容範囲を予め記憶させておく。制御装置３は、状態監視センサ３５の測定値を所定の許容範囲と比較し、該測定値が所定の許容範囲から外れたときに、自動でドローン１０の始動指令をドローン１０に送信する。さらに、制御装置３は、所定の飛行経路に沿ってドローン１０が飛行するようにドローン１０の動作を制御する。ドローン１０は、撮像装置１０ａが取得した画像データなどのデータを通信装置９に送信する。このような構成によれば、作業員が到達困難な水道施設に何らかの不具合または異常が発生したときに、いち早く、該不具合または異常の状況と程度とを確認することができる。

点検システム１は、水源地（水道施設）１００の周辺の環境に関する情報を取得する少なくとも１つのセンサを備えていてもよい。本明細書では、このようなセンサを「環境センサ」と称する。環境センサは、ドローン１０が飛行可能か否かを判断するための環境情報を取得するためのセンサである。このような環境センサは、水源地１００の近傍に配置され、監視装置１９０に接続されるのが好ましい。上述した状態監視センサ３５は、環境センサを兼ねるものもあり、例えば、雨量計３５Ｃは、水源地１００の周辺の環境情報として、降雨量を測定する環境センサとしても機能する。環境センサの別の例としては、水源地１００における風速を測定する風速計（図示せず）が挙げられる。

雨量計３５Ｃおよび風速計などの環境センサの測定値は、監視装置１９０を介して通信装置９に送信される。制御装置３は、通信装置９が受信した環境情報に基づいて、ドローン１０が飛行可能か否かを判断する。例えば、制御装置３は、雨量の閾値および風速の閾値を予め記憶しており、受信した雨量計３５Ｃの測定値と雨量の閾値を比較し、同時に、受信した風速計の測定値と風速の閾値とを比較する。

受信した風速計の測定値が風速の閾値よりも大きいか、または受信した雨量計３５Ｃの測定値が雨量の閾値よりも大きい場合は、制御装置３は、ドローン１０を飛行させるための始動指令をドローン１０に送信しないように構成される。すなわち、雨量および風速の少なくとも一方が閾値を超えている場合は、制御装置３は、自然災害警報を受信しても、ドローン１０に始動命令を送信しない。このような構成により、ドローン１０の墜落を防止することができる。

図５は、さらに別の実施形態に係る水道施設の点検システム１を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。

図５に示す実施形態では、点検システム１は、水源地（水道施設）１００の近傍に配置された支持台４０をさらに備える。ドローン１０は支持台４０に載置されている。本実施形態では、支持台４０に載置されたドローン１０は、水源地１００の状態を監視する定点カメラとして機能する。例えば、ドローン１０は、取水ゲート３０の近傍に配置された支持台４０に配置され、通常時は、取水ゲート３０の画像データを通信装置９を介して制御装置３に送信する定点カメラとして機能する。

図５に示す支持台４０は、支持板４１と、支持軸４３と、支柱４５とを備えており、ドローン１０は、図示しないアクチュエータ（例えば、モータ）によって支持軸４３の先端に鉛直方向に回動可能に取り付けられている。支持軸４３の末端は、支持板４１を貫通して支柱４５内に挿入されており、支持軸４３は、図示しないアクチュエータ（例えば、エアシリンダ、またはボールねじ機構）によって支持台４１および支柱４５に対して上下動可能に構成されている。さらに支持軸４３は、図示しないアクチュエータ（例えば、モータ）によって支柱４５に対して水平方向に回転可能に構成されている。制御装置３は、これらアクチュエータの動作を制御可能に構成されており、各アクチュエータの動作制御信号は、通信装置９（および中継アンテナ１４）を介して各アクチュエータに送信される。これにより、ドローン１０の撮像装置１０ａの向きを自在に変更することができる。一実施形態では、操縦者が操縦器１２（図２参照）を操作して、上記アクチュエータを動作させることにより、撮像装置１０ａの向きを変更してもよい。

図５に示すように、点検システム１は、支持台４１に載置されたドローン１０に電力を供給する電源４８を備えるのが好ましい。ドローン１０が支持台４１に載置されると、該ドローン１０のバッテリ（図示せず）に電源４８から電力が供給される（すなわち、バッテリが充電される）。電源４８から供給される電力によって、ドローン１０のバッテリが、常にフル充電された状態を維持できる。したがって、ドローン１０が充電不足によって飛行できない事態を回避することができる。

管理拠点１８０にいる作業員は、制御装置３または操縦器１２を用いて支持台４０に載ったドローン１０を任意のタイミングで飛行させることができる。例えば、自然災害警報が発令されたときに、ドローン１０を飛行させて、水源地１００付近の画像データおよび／または施設状態データなどのデータを取得することができる。あるいは、制御装置３は、定期的に自動でドローン１０を所定の飛行経路に沿って飛行させることにより、水源地１００の画像データおよび／または施設状態データなどのデータをドローン１０に取得させてもよい。本実施形態に係る点検システム１も、離島などの作業員を十分に確保できない遠隔地域に配置された水道施設の点検に適している。

これまで説明してきた点検システム１は、水道施設の一例である水源地１００を点検するシステムであるが、本実施形態はこの例に限定されない。例えば、上述した実施形態に係る点検システム１を、ポンプ場１２０、浄水場１４０、および配水池１５０などの他の水道施設の点検のための用いることができる。あるいは、上述した実施形態に係る点検システム１を、下水処理場、または汚水処理場などの水処理施設の点検のために用いてもよい。

また、上述した実施形態では、水道施設の水の状態を監視する状態監視センサ３５の例として、濁度計３５Ａ、水位計３５Ｂ、および雨量計３５Ｃを挙げたが、状態監視センサの種類は任意であり、これらの例に限定されない。例えば、状態監視センサ３５として、流量計、水温計、水位計、ｐＨ計、および油膜センサを用いることができる。さらに、上述した実施形態では、水道施設の周辺の環境に関する情報を入手するための環境センサの例として、雨量計３５Ｃおよび風速計を挙げたが、環境センサの種類も任意であり、これらの例に限定されない。例えば、環境センサとして、温度計、日射計、および雷センサを用いることができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 点検システム
３ 制御装置
５ 処理部
７ 記憶部
９ 通信装置
１０ ドローン
１０ａ 撮像装置
１０ｂ ドローン側通信装置
１０ｃ ドローン側記憶装置
１２ 操縦器
１３ タイマー
１４ 中継アンテナ
１６ ディスプレイ
１８ 搬送車
２０ 施設側処理部
２２ 施設側記憶部
２４ 施設側通信装置
３０ 取水ゲート
３３ 水路（取水路）
３５ 状態監視センサ
３５Ａ 濁度計
３５Ｂ 水位計
３５Ｃ （積算）雨量計
４０ 支持台
４１ 支持板
４３ 支持軸
４５ 支柱
４８ 電源
１００ 水源地
１２０ ポンプ場
１４０ 浄水場
１５０ 配水池
１８０ 管理拠点
１９０ 監視装置
２００ 供給地
３００ ネットワーク
３０１，３０１’ 外部端末

Claims (6)

1. 作業員が到達困難な水道施設を点検するシステムであって、
   ドローンと、
   前記ドローンの運転を制御する制御装置と、
   前記制御装置が生成した動作制御信号を前記ドローンに送信し、かつ前記ドローンが取得したデータを受信する通信装置と、
   前記通信装置が受信したデータを表示するディスプレイと、を備え、
   前記通信装置は、少なくとも１つの外部端末にネットワークを介して接続可能であることを特徴とするシステム。
2. 前記ドローンは、撮像装置を搭載しており、
   前記データは、前記撮像装置が取得した画像データを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記水道施設の状態を監視するための少なくとも１つのセンサと、
   前記センサの測定値およびその取得時点を含む施設状態データを蓄積する施設側記憶装置と、
   前記施設側記憶装置に接続される施設側通信装置と、をさらに備え、
   前記データは、前記施設状態データを含み、
   前記ドローンは、前記施設状態データを前記施設側通信装置を介して受信して、前記制御装置に送信することを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記水道施設の状態を監視するための少なくとも１つのセンサと、
   前記センサの測定値およびその取得時点を含む施設状態データを蓄積する施設側記憶装置と、
   前記施設側記憶装置に接続される施設側通信装置と、をさらに備え、
   前記通信装置は、前記施設側通信装置を介して前記施設状態データを受信して、前記制御装置に送り、
   前記制御装置は、
   前記施設状態データを所定の許容範囲と比較し、
   前記施設状態データが前記許容範囲を外れた場合に、前記ドローンを飛行させて、前記画像データを取得することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
5. 前記制御装置は、
   自然災害警報を受信可能に構成され、
   前記自然災害警報を受信した場合に、前記ドローンを飛行させ、前記データを取得することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記水道施設の近傍に設置された支持台をさらに備え、
   前記ドローンは前記支持台に載置されており、
   前記支持台に載置されたドローンを、前記水道施設の状態を監視するための定点カメラとして利用することを特徴とする請求項２に記載のシステム。

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