(57)【要約】【課題】  短時間かつ低コストでパイプラインに印加された電圧を測定する。【解決手段】  埋設されたパイプライン１に印加された電圧の測定を、前記パイプライン１の軸方向の所定位置にそれぞれ設置されたコントローラ４と電圧測定手段７との間で信号を送受信させて行う電圧測定システムを採用する。この際に、パイプライン１を信号伝達媒体として、周波数ホッピング方式により前記コントローラ４から前記電圧測定手段７に向けて送信される測定指令信号及びこの測定指令信号に基づいて前記測定手段が測定したデータ信号を送受信する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋設されたパイプラインに印加された電圧の測定を、前記パイプラインの軸方向の所定位置にそれぞれ設置されたコントローラと電圧測定手段との間で信号を送受信させて行う電圧測定システムであって、
前記パイプラインを信号伝達媒体として、周波数ホッピング方式により前記コントローラから前記電圧測定手段に向けて送信される測定指令信号及びこの測定指令信号に基づいて前記測定手段が測定したデータ信号を送受信することを特徴とする電圧測定システム。
【請求項２】
前記電圧測定手段は前記パイプラインの軸方向の異なる複数の位置に設けられ、
前記コントローラは、これら複数の電圧測定手段の中から択一的に選定された電圧測定手段との間で、周波数ホッピング方式により信号を送受信することを特徴とする請求項１に記載の電圧測定システム。
【請求項３】
埋設されたパイプラインに印加された電圧の測定を、前記パイプラインの軸方向の所定位置にそれぞれ設置されたコントローラと電圧測定手段との間で信号を送受信させて行う電圧測定システムと、前記パイプラインに印加せしめる電圧を増減せしめる電圧増減手段とを備え、
前記電圧測定システムは、前記パイプラインを信号伝達媒体として、周波数ホッピング方式により前記コントローラから前記電圧測定手段に向けて送信される測定指令信号及びこの測定指令信号に基づいて前記測定手段が測定したデータ信号を送受信させる一方で、
前記コントローラは、電圧測定手段から送信されたデータ信号と、予め設定された防蝕に必要な設定電圧とを比較する電圧比較手段を具備し、前記データ信号に基づく電圧が、予め設定された前記設定電圧に未達であると前記電圧比較手段が認定した際に、前記コントローラは前記電圧増減手段を作動させることを特徴とするパイプライン防蝕システム。
【請求項４】
前記電圧測定システムは、前記電圧測定手段を前記パイプラインの軸方向の異なる複数の位置に備える一方で、前記コントローラは、これら複数の電圧測定手段から択一的に選定された電圧測定手段との間で、周波数ホッピング方式により信号を送受信することを特徴とする請求項３に記載のパイプライン防蝕システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋設されたパイプラインと大地との間に印加される電圧を測定する電圧測定システム及びこの電圧測定システムを利用して効果的にパイプラインの防蝕を図るパイプラインの防蝕システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
埋設されたパイプラインに電圧を印加してパイプラインの腐蝕を防止することが行われている。この際、防蝕作用を効果的に発揮させるために、一定圧以上の電圧を印加している。従来、印加した電圧の測定は、例えば、道路に設けられたマンホール等を利用して、作業者が電圧計を使用して直接行っていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、パイプラインはその長さが数キロメートルにも及ぶことがあり、その全長について作業者が電圧の測定を行っていたのでは、測定終了までの時間がかかるだけでなく、人件費も多大なものとなる。
【０００４】
本発明は係る問題点に鑑みなされたものであり、短時間かつ低コストでパイプラインに印加された電圧を測定する電圧測定システム及びこの電圧測定システムを利用したパイプライン防蝕システ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】
【０００５】
本発明では、この課題を解決するために、埋設されたパイプラインに印加された電圧の測定を、前記パイプラインの軸方向の所定位置にそれぞれ設置されたコントローラと電圧測定手段との間で信号を送受信させて行う電圧測定システムであって、前記パイプラインを信号伝達媒体として、周波数ホッピング方式により前記コントローラから前記電圧測定手段に向けて送信される測定指令信号及びこの測定指令信号に基づいて前記測定手段が測定したデータ信号を送受信する電圧測定システムを採用した。
【０００６】
また、本発明ではこの電圧測定システムにおいて、前記電圧測定手段を前記パイプラインの軸方向の異なる複数の位置に設け、前記コントローラが、これら複数の電圧測定手段の中から択一的に選定された電圧測定手段との間で、周波数ホッピング方式により信号を送受信するように制御する。
【０００７】
さらに、本発明では、上記課題を解決するために、埋設されたパイプラインに印加された電圧の測定を、前記パイプラインの軸方向の所定位置にそれぞれ設置されたコントローラと電圧測定手段との間で信号を送受信させて行う電圧測定システムと、前記パイプラインに印加せしめる電圧を増減せしめる電圧増減手段とを備え、前記電圧測定システムは、前記パイプラインを信号伝達媒体として、周波数ホッピング方式により前記コントローラから前記電圧測定手段に向けて送信される測定指令信号及びこの測定指令信号に基づいて前記測定手段が測定したデータ信号を送受信させる一方で、前記コントローラは、電圧測定手段から送信されたデータ信号と、予め設定された防蝕に必要な設定電圧とを比較する電圧比較手段を具備し、前記データ信号に基づく電圧が、予め設定された前記設定電圧に未達であると前記電圧比較手段が認定した際に、前記コントローラは前記電圧増減手段を作動させるパイプラインの防蝕システムを採用した。
【０００８】
そして、このパイプラインの防蝕システムにおいて、本発明では、前記電圧測定システムは、前記電圧測定手段を前記パイプラインの軸方向の異なる複数の位置に備える一方で、前記コントローラが、これら複数の電圧測定手段から択一的に選定された電圧測定手段との間で、周波数ホッピング方式により信号を送受信することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、迅速かつ低コストでパイプラインの腐蝕防止を行える。即ち、地面に埋設されたパイプラインは、腐蝕防止のために一定値以上の電圧が印加されている。この電圧を測定するに際し、本発明によれば、電圧データの欲しい地点に設置された電圧測定手段に対してベース地点から指令を発信するだけでその地点の電圧を測定させることができる。そして、測定されたデータを再びベース地点に返信させれば、ベース地点に居ながらにして遠隔地の電圧データを得ることが可能となる。この電圧データに基づいて、パイプラインに印加させる電圧値を制御させることができる。
【００１０】
本発明では、かかるステップを経るだけで、極めて効率よく電圧の調整を行える。
【００１１】
また、パイプライン自体を信号伝達媒体として使用し、しかも、信号の送受信を周波数ホッピング方式で行うことで、次の効果を得ることができる。
（１）パイプライン自体が信号伝達媒体であるため、送電線等の伝達媒体を別途設ける必要がない。
（２）また、周波数ホッピング方式を採用することで、パイプラインを信号伝達媒体として利用した場合でも、不必要なノイズをカットでき、正確な測定値の送受信を行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明の電圧測定システムを利用してパイプライン１の防蝕を図るためのパイプライン防蝕システムの概要を示すものである。
【００１４】
パイプライン１には、直流電源２が接続され、この直流電源２から一定の電圧が印加されている。パイプライン１は、予め設定された所定電圧以上の電圧が印加されることで、腐蝕が防止される。しかし、パイプライン１は、その全長が数キロメールにも及ぶため、直流電源２から離れた地点では、印加された電圧が降下してしまうことがある。本システムは、パイプライン１の軸方向の任意地点に電圧測定部を設け、パイプライン１の任意地点の電圧を測定している。そして、測定値が予め設定された所定の電圧値よりも降下している場合には、直流電源２から印加する電圧値を上げ、その地点の電圧を所定電圧値以上とする制御を行っている。
【００１５】
具体的には、この図１に示すように、パイプライン１の軸方向の所定位置にベースステーション３を設けると共に、軸方向の複数の位置に測定用ステーション６を設けている。ベースステーション３では、各測定用ステーション６及び直流電源２との間で行われる通信の制御等を行う。一方、各測定用ステーション６では、そこに対応する地点の電圧を測定している。なお、例えば、対象がガスパイプライン１である場合、ガバナステーションをベースステーション３として、バルブステーションを測定用ステーション６としてそれぞれ使用するとよい。
【００１６】
ベースステーション３には、コントローラ４が設けられている一方で、各測定用ステーション６には電圧測定器７が設けられている。これら電圧測定器７は、照合電極７Ａに接続される。また、ベースステーション３には送受信機能を備えたマスター５が設けられ、各測定用ステーション６にはマスター５との間で信号を送受信するスレーブ８を備えている。そして、ベースステーション３では、複数の測定用ステーション６の中から任意の測定用ステーション６を択一的に選択し、選択した測定用ステーション６との間で指令信号及びデータ信号の送受信を行っている。そして、本電圧測定システムでは、ベースステーション３と、各測定用ステーション６との間での信号送受信を周波数ホッピング方式で行っている。
【００１７】
図２及び図３は、これらの信号の送受信を行うシステムの原理図を示している。
【００１８】
まず、周波数ホッピング方式の概要について簡単に説明する。周波数ホッピング方式とは、スペクトラム拡散方式の一つであり、０．１秒程度の極めて短い時間ごとに信号を送信し、その周波数を変更する通信方式である。次々に送信周波数を変更するため、特定周波数でノイズが発生した場合であっても、他の周波数で通信したデータによって訂正が可能となる。このため、ノイズの影響を受けずに受信することができる。また、耐障害性が高く、通信の秘匿性にも優れている。一般には、この周波数ホッピング方式は、無線ＬＡＮや携帯電話で使われている。そして、本実施形態では、この様な周波数ホッピング方式を使用するに当たり、信号の伝達媒体としてパイプライン１を使用している。
【００１９】
図２に示すように、送信部１０は、入力された情報信号を変調する一次変調器１１と、この一次変調器１１で変調された信号を拡散せしめる二次変調器１２とを具備している。一次変調器１１は入力された情報信号を適切な狭帯域で変調させる情報変調部として機能する。一方、二次変調器１２には、拡散符号発生部１４と、周波数シンセサイザ１５とが接続され、入力された信号を周波数変換することで拡散変調する。さらに、送信部１０は、拡散変調された信号を情報伝達媒体に送信する際に、電力を増幅させる電力増幅部１６を備えている。
【００２０】
これに対し、図３に示すように、受信部２０は、信号伝達媒体としてのパイプライン１から送り込まれた信号を逆拡散する二次変調器２２と、逆拡散された信号をもとの情報信号に復調せしめる一次変調器２１とを具備している。パイプライン１と二次変調器２２との間には、高周波増幅器２７が接続されており、二次変調器２２に入力せしめる信号を増幅させている。また、受信部２０は、これら高周波増幅器２７と二次変調器２２とを直接接続するルートとは別に、高周波増幅器２７と二次変調器２２との間に符号同期部２６、拡散符号発生部２４及び周波数シンセサイザ２５を直列に接続した別ルートを備えている。入力された信号は、この両ルートの作用を通じて逆拡散される。一方、一次変調器２１は、信号を情報データに復調させるものであり、元の情報データに復調させている。
【００２１】
ベースステーション３に設けられたマスター５及び各測定用ステーション６に設けられたスレーブ８には、これら送信部１０及び受信部２０の機能がそれぞれ設けられており、これらマスター５とスレーブ８が、それぞれパイプライン１に接続されている。そして、パイプライン１を介して信号の送受信が行われる。なお、これらマスター５及びスレーブ８とパイプライン１との間にはコンデンサ９がそれぞれ接続されている。
【００２２】
他方、直流電源２には、電源そのものに加えて、印加せしめる電圧を自在に変化させる変圧部２Ａが設けられている。この変圧部２Ａは、ベースステーション３のコントローラ４からの指令に基づいて、印加する電圧の値を変化させている。なお、この直流電源２にも、特に図示していないが、送信部１０及び受信部２０を備えたスレーブ８が設けられ、ベースステーション３のマスター５と直流電源２のスレーブ８との間でパイプライン１を介して信号の送受信が行われている。
【００２３】
以上の構成を備えたシステムによれば、電圧測定器７は、照合電極７Ａに接続されるので、直流電源２の出力を増加させれば、各測定地点における測定電圧はマイナス側へ移動する。即ち、迷走電流等の影響を受けた場合、各測定地点での測定電圧は、予め設定しておいた電圧より高い値を示すことになる。これを解消するために直流電源２を作動させて電圧をアップさせると、各測定点での測定電圧はその分だけ低い電圧を示すことになる。このように、このシステムでは、各測定地点における測定値と予め設定しておいた基準値との比較を適宜行うことにより、防蝕に必要な電圧を直流電源２からパイプラインに印加する。
【００２４】
具体的には、このシステムでは、図４に示すように、電圧測定及び印加せしめる電圧の調整を次のようにして行っている。
【００２５】
まず、どの地点の電圧を測定するかをベースステーション３にて選択する（Ｓ１）。次いで選択された地点に対応する測定用ステーション６に向けて、電圧測定のための指令信号を発信する（Ｓ２）。この指令信号は、ベースステーション３に設けられた一次変調器１１及び二次変調器１２により拡散変調されたものであって、ベースステーション３のマスター５からパイプライン１に送り込まれる。信号はパイプライン１を伝達し、選択された測定用ステーション６に到達する。測定用ステーション６のスレーブ８は、この信号を受信する（Ｓ３）。
【００２６】
信号を受信した測定用ステーション６では、指令信号に基づいて、当該測定用ステーション６に設けられた電圧測定器７が作動して、これによりパイプライン１と大地との間の電圧測定が行われる（Ｓ４）。測定された電圧は、この測定用ステーション６により、デジタル化され、スレーブ８から再びベースステーション３に向けて送信される。この場合も、データ信号は、周波数ホッピング方式により、パイプライン１に送り出される（Ｓ５）。そして、データ信号は、パイプライン１を介して再びベースステーション３に返信さ、ベースステーション３はこの信号を受信する（Ｓ６）。
【００２７】
ベースステーション３では、送信されたデータ信号の解析がコントローラ４により行われる（Ｓ７）。即ち、送信されたデータ信号を再び電圧情報に変換し、測定された電圧が予め設定された所定値よりも大きいか小さいかの判定が行われる。そして、測定地点におけるパイプライン１の電圧が、腐蝕防止に十分であると判定されると、直流電源２の印加電圧はそのまま維持される（Ｓ８）。一方、測定地点におけるパイプライン１の電圧は腐蝕防止には不十分であると判定されと、ベースステーション３から直流電源２に向けて電圧を所定の値だけアップさせるよう指令信号が送信される（Ｓ９）。直流電源２は、この指令信号に基づいて印加させる電圧をアップさせる。
【００２８】
なお、印加させる電圧をどの程度アップさせるかは、どの地点において、どの程度電圧電圧の降下があれば、どの程度の電圧をアップさせればよいのかを予めデータベース化しておき、このデータベースに基づいて決定する。或いは、電圧の調整と、対象となる測定用ステーション６における電圧の測定とを同時に行い測定結果をフィードバックさせながら適切な電圧までアップさせるようにしてもよい。
【００２９】
［実験例］
パイプラインを信号伝達媒体として周波数ホッピング方式を使用するに当たり、その性能がどの程度であるのかを確認する、確認実験を行った。
【００３０】
実験は、図５に示すように、長さが約４０ｍのパイプライン３０を地中に埋設し、その一端側をベースステーションに見立て、マスター３１及びコントローラ３２を接続し、他端側を測定用ステーションに見立て、スレーブ３３及びコントローラ３４を接続して行った。実験は、管対地電位のＯＮ−ＯＦＦ波形をスレーブ３３側から伝送し、これをマスター３１側で受信し、その波形の再現を試みた。具体的には、図６に示すＭｇ陽極をＯＮ−ＯＦＦさせた波形４０、及び図８に示す通常の矩形波４１を送信した。なお、使用した信号は、情報量が３２ｂｉｔ／ｓｅｃの信号を１秒間隔で伝送させた。また、このときの伝送周波数は、９ｋＨｚである。
【００３１】
かかる条件の下で実験を行ったところ、図７及び図９にそれぞれ示すグラフのように波形４０Ａ，４１Ａを再生することができた。図７は図６に示すＭｇ陽極をＯＮ−ＯＦＦさせたときのグラフを、図９は、図８に示す矩形波を送信したときの再現波形のグラフをそれぞれ示している。図７及び図９において、波形状に示された点は、転送された実際のデータを表している。
【００３２】
この実験結果から明らかなように、パイプラインを信号伝送媒体として、周波数ホッピング方式で信号を確実に送受信させることができることが分かる。なお、いずれのグラフにおいても送信側の波形に比べ、立ち上がり部が丸みを帯びて鈍化しているが、これは、入力部のパイプラインと大地との間に設けたコンデンサの影響によるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる腐蝕防止システムの概要を示す図。
【図２】図１のシステムで使用されている送信部の原理図。
【図３】図１のシステムで使用されている受信部の原理図。
【図４】パイプラインに印加された電圧の測定及び電圧の印加の制御の手順を示すフローチャート。
【図５】本発明の効果を確認する際に使用した実験装置の概要を示す図。
【図６】送信に用いた信号の波形を示すグラフ。
【図７】図６の信号を受信し、これを再生した波形を示すグラフ。
【図８】図６の送信信号の波形とは別形態の送信信号の波形を示すグラフ。
【図９】図８の信号を受信し、これを再生した波形を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・パイプライン
２・・・直流電源
３・・・ベースステーション
４・・・コントローラ
５・・・マスター
６・・・測定用ステーション
７・・・電圧測定器
８・・・スレーブ
９・・・コンデンサ
１０・・・送信部
２０・・・受信部
３０・・・パイプライン
３１・・・マスター
３２，３４・・・コントローラ
３３・・・スレーブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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