(57)【要約】【課題】配管の材質を問わずに適用でき且つ簡単に埋設箇所を特定できる埋設配管探査方法、及び装置を提供することを課題とする。【解決手段】地中に埋設されている配管１０の位置を特定する埋設配管探査方法であって、配管１０の露出部分に振動を加えた状態で、地面の振動を複数の計測点１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで計測し、各計測点１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの振動を比較して配管１０の埋設部分の位置を特定する。【選択図】図３
2011203062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設されている配管の位置を特定する埋設配管探査方法であって、
前記配管の露出部分に振動を加えた状態で、地面の振動を複数の計測点で計測し、
各計測点の振動を比較して前記配管の埋設部分の位置を特定する、
埋設配管探査方法。
【請求項２】
前記配管の露出部分に加える振動は、特定の周波数の振動であり、
前記配管の位置を特定する際は、各計測点の振動のうち前記特定の周波数の振動を比較して該配管の埋設部分の位置を特定する、
請求項１に記載の埋設配管探査方法。
【請求項３】
前記埋設配管探査方法は、道路に埋設された主管から分岐して該道路に隣接する敷地へ引き込まれる枝管の引き込み位置を特定するものであり、
前記地面の振動を計測する際は、前記枝管の露出部分と前記道路との間の地面の振動を、該道路に略沿って並ぶ複数の計測点で計測し、
前記枝管の位置を特定する際は、前記各計測点の振動を比較して該枝管の引き込み位置を特定する、
請求項１または２に記載の埋設配管探査方法。
【請求項４】
地中に埋設されている配管の位置を特定する埋設配管探査装置であって、
前記配管の露出部分に振動を加える加振手段と、
前記加振手段が前記配管に振動を加えた状態で、地面の振動を複数の計測点で計測する振動計測手段と、
前記振動計測手段が計測した各計測点の振動を比較可能なように並べて表示する表示手段と、を備える、
埋設配管探査装置。
【請求項５】
前記加振手段は、
前記配管の露出部分に当接する超磁歪アクチュエータと、
前記配管の露出部分に前記超磁歪アクチュエータが当接した状態で該超磁歪アクチュエータを該配管に固定する治具と、を有する、
請求項４に記載の埋設配管探査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋設配管探査方法、及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
埋設された配管の状態を確認する技術としては、配管内を伝播するハンマ音の有無に基づいて接続の有無を確認するものや（例えば、特許文献１を参照）、地表から発信した波動信号の反射を捉えて位置を特定するもの（例えば、特許文献２を参照）、開放した枝管の端部から音波を伝播して埋設配管を振動させてこれを地表面で検知するもの（例えば、特許文献３を参照）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６５３７１号公報
【特許文献２】特開２００１−１１６８３６号公報
【特許文献３】特開２００５−３０８４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電磁誘導を利用した埋設配管の探査法では、導電性を有しない樹脂性の配管の探査に適用できない。配管内に伝播させた音波を利用した埋設配管の探査法の場合、導電性を有しない配管であっても適用可能であるが、枝管の端部等を開放する必要があるため、探査対象の配管を隔離して管内のガスや液体を予め排出したりする必要があり、作業性に難がある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、配管の材質を問わずに適用でき且つ簡単に埋設箇所を特定できる埋設配管探査方法、及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、配管に振動を加えた際の地面の振動を複数の計測点で比較し、配管の埋設部分の位置を特定する。
【０００７】
詳細には、地中に埋設されている配管の位置を特定する埋設配管探査方法であって、前記配管の露出部分に振動を加えた状態で、地面の振動を複数の計測点で計測し、各計測点の振動を比較して前記配管の埋設部分の位置を特定する。
【０００８】
ここで、配管の露出部分とは、地中から露出していることにより、配管に振動を加え得る部分であり、例えば、埋設されている配管のうち地上に立ち上がっていることにより配管の表面が外に露出している部分である。また、配管の埋設部分とは、地中に埋設されていることにより、埋設箇所を目視で特定できない部分であり、例えば、道路に埋設されている配管から道路に隣接している敷地へ側方に伸びている部分である。
【０００９】
上記埋設配管探査方法は、このような配管の露出部分に振動を加える。これにより、配管の露出部分から伝わった振動が地中の配管に伝わる。地中の配管に伝わった振動は、配管の上側の地面にも伝わる。そこで、上記埋設配管探査方法は、地面の振動を複数の計測点で計測し、各計測点の振動を比較する。配管に近い部分は、遠い部分に比べ、計測される振動の計測値が有意な値を示すため、各計測点の振動を比較することで配管の埋設部分
の位置を特定できる。この埋設配管探査方法によれば、配管を振動させた際の地面の振動を捉えて配管の埋設部分の位置を特定するので、配管の材質を問わずに適用でき且つ簡単に埋設箇所を特定できる。
【００１０】
なお、前記配管の露出部分に加える振動は、特定の周波数の振動であり、前記配管の位置を特定する際は、各計測点の振動のうち前記特定の周波数の振動を比較して該配管の埋設部分の位置を特定するものであってもよい。
【００１１】
各計測点で計測される地面の振動には、上記配管に加えた振動の他、周辺で発生した振動等のノイズ成分が多数含まれ得る。そこで、配管に加える振動を特定の周波数としておき、各計測点で計測された振動のうちこの特定の周波数と同じ周波数の振動を比較すれば、ノイズ成分があっても配管の探査を行うことができる。
【００１２】
また、前記埋設配管探査方法は、道路に埋設された主管から分岐して該道路に隣接する敷地へ引き込まれる枝管の引き込み位置を特定するものでありのに好適であり、前記地面の振動を計測する際は、前記枝管の露出部分と前記道路との間の地面の振動を、該道路に略沿って並ぶ複数の計測点で計測し、前記枝管の位置を特定する際は、前記各計測点の振動を比較して該枝管の引き込み位置を特定するものであってもよい。
【００１３】
道路に埋設された主管から分岐して引き込まれる枝管は、通常、道路と略直交するように引き込まれ、且つ、引き込み先の敷地内で枝管の端部が露出していることが多い。よって、上記埋設配管探査方法を用いるのに好適であるのは言うまでもなく、広い敷地内に埋設された配管を特定するものであってもよい。
【００１４】
なお、本願発明は、装置としての側面からも捉えることができる。例えば、本願発明は、地中に埋設されている配管の位置を特定する埋設配管探査装置であって、前記配管の露出部分に振動を加える加振手段と、前記加振手段が前記配管に振動を加えた状態で、地面の振動を複数の計測点で計測する振動計測手段と、前記振動計測手段が計測した各計測点の振動を比較可能なように並べて表示する表示手段と、を備えるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
配管の材質を問わずに適用でき且つ簡単に埋設箇所を特定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】埋設配管探査装置の構成図である。
【図２】センサアレイの構成図である。
【図３】埋設配管探査装置の設置状態を上から見た図である。
【図４】配管加振器の構成図である。
【図５】加振アンプの構成図である。
【図６】波形モニタの構成図である。
【図７】モニタに表示される波形の一例である。
【図８】配管と各計測点との距離の関係を示した図である。
【図９】変形例に係るセンサアレイの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本願発明の実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る埋設配管探査装置１の構成図である。埋設配管探査装置１は、図１に示すように、配管加振器２、加振アンプ３、センサアレイ４、及び波形モニタ５を備える。埋設配管探査装置１は、図１に示すように、道路６に埋設されたガスの本管７から家屋８が建っている敷地９へ引き込まれるガスの枝管１０の引き込み位置を特定するものである。配管加振器２は、例えば、枝管
１０の立ち上がり部分であるガスメータ１１の下側の露出部分に取り付けられる。なお、埋設配管探査装置１は、このようなガスの配管の埋設部分の位置を特定するもののみならず、その他の種類の流体を流すための配管や電線を通すための配管の位置を特定する際に用いることも可能である。
【００１８】
図２は、センサアレイ４の構成図である。センサアレイ４は、図２に示すように、４つの加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、各加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを等間隔で固定した棒状の固定ステー１３、固定ステー１３の中心部分に取り付けられてセンサアレイ４をハンドキャリー可能にするハンドル１４を備える。加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、少なくとも上下方向の一軸についての加速度を捉えることができればよい。加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、地面に接触するように設置されることで、地面の振動を計測する。計測した加速度を積分すれば速度、及び変位量も特定できる。加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、地面の伝搬振動を検知するため、高感度のものであることが望ましく、例えば、サーボ型加速度センサ、或いは高感度型圧電加速度センサなどが好適である。なお、加速度センサの代わりに速度センサを用いてもよい。速度センサとしては、例えば、ジオフォンなどの物理探査用のセンサ等が好適である。このように構成されるセンサアレイ４であれば、構造が極めて簡単なので軽く、安価である。
【００１９】
ところで、各加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、地面と密接する必要がある。そこで、固定ステー１３は、ある程度の剛性や弾性を有しつつ、各加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの重さで変形するようになっている。各加速度センサ１２は、信号ケーブル１５によって波形モニタ５に繋がっている。各加速度センサ１２の間隔は、探査する配管の深さや太さ、配管加振器２が配管に加える振動の大きさ等に応じて適宜決定されるものであるが、本実施形態では概ね３００ｍｍにしている。なお、各加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ間で振動が相互に伝わらないよう、固定ステー１３と各加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとの間に緩衝材を挟んでもよい。
【００２０】
図３は、埋設配管探査装置１の設置状態を上から見た図である。敷地９へ引き込まれるガスの枝管１０は、通常、図３に示すように、道路６に埋設された本管７から敷地９へ道路６と略直交する方向に引き込まれている。よって、地面の振動を計測する計測点を道路６に沿って並ぶように定めれば、各計測点で計測される振動の振幅が相違することになり、枝管１０が何れの箇所に引き込まれているのかを特定し得る。センサアレイ４は、地面の振動を計測する計測点をこのように道路６に沿って並ぶようにするために、４つの加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを固定ステー１３で直線上に並べている。
【００２１】
図４は、配管加振器２の構成図である。配管加振器２は、図４に示すように、取り付け治具１６Ａ，Ｂ、取り付け治具１６Ａ，Ｂ同士を締結する立管挟み付けボルト１７、枝管１０に当接する接触子１８を動かす加振アクチュエータ１９、及び枝管１０を加振アクチュエータ１９と協働して挟む締め付けボルト２０を備える。加振アクチュエータ１９は、加振アンプ３から出力される正弦波の電流がコイルに流れることで、コイルの内部に配置された超磁歪材料が接触子１８を振動させる超磁歪素子であり、入力信号に対する応答性や発生応力に優れる。このため、加振アクチュエータ１９に加振アンプ３で生成された特定の周波数（加振周波数）、例えば、振動の伝達効率が良い１００〜１０００Ｈｚの正弦波を入力することで、枝管１０を十分に振動させることができる。本実施形態では、枝管１０内の空洞に音波等を流すのではなく、枝管１０そのものを振動させて探査する方法を採っている為、配管加振器２で十分な振動を発生させないと、枝管１０に伝わった振動が地中でたちまち減衰してしまう。超磁歪素子を用いた加振アクチュエータ１９であれば、枝管１０を探査可能な程度の十分な振動を発生させることができる。もっとも、本実施形態に係る埋設配管探査装置１は、センサアレイ４に設けた４つの加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで捉えた各計測点の振動を単に比較することで枝管１０を探査するものであるた
め、振動が微弱となっても何れかの加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄでこの振動を捉えることができれば検出可能である。
【００２２】
なお、振動の大きさは、加振アクチュエータ１９の反力に比例する。よって、振動の大きさは、立管挟み付けボルト１７の締め付け力を調整することにより振動の大きさを調整できる。また、振動の大きさは、加振アンプ３の出力によっても変えることができる。また、加振アンプ３が生成する信号は、枝管１０を振動させ得るものであれば如何なる波形の信号であってもよく、例えば、矩形波等であってもよい。配管加振器２は、接触子１８と締め付けボルト２０との間に枝管１０を挟む構成を採っている為、取り付け可能な枝管１０の大きさはある程度自在である。
【００２３】
また、加振アクチュエータ１９は、超磁歪材料を用いたものに限定されるものではない。すなわち、加振アクチュエータ１９は、特定の周波数で且つ十分な大きさの振幅で枝管１０を振動させることができるものであればよく、例えば、コイルと永久磁石で構成される動電型のアクチュエータや、ピエゾ素子で構成されるアクチュエータであってもよい。
【００２４】
配管加振器２を枝管１０に固定する際は、まず、立管挟み付けボルト１７を外して取り付け治具１６Ａ，Ｂを分ける。また、締め付けボルト２０を緩めた状態にする。そして、取り付け治具１６Ａ，Ｂ同士で枝管１０を挟み込んだ状態で、取り付け治具１６Ａ，Ｂ同士を立管挟み付けボルト１７で締結する。そして、更に、締め付けボルト２０を締め付ける。これにより、配管加振器２が枝管１０に固定される。配管加振器２を枝管１０から外す際は、立管挟み付けボルト１７を外す。配管加振器２は、このように、枝管１０の露出部分を挟み込むように固定されるものであるため、枝管１０の内部を開放する必要がない。
【００２５】
図５は、加振アンプ３の構成図である。加振アンプ３は、図５に示すように、発振器２１と増幅器２２を備えている。発振器２１は、任意に設定された特定の周波数の正弦波を生成する。増幅器２２は、発振器２１が生成した正弦波を増幅した電流を出力する。増幅器２２から出力された正弦波の電流は、加振アクチュエータ１９に入力される。設定される特定の周波数は、枝管１０に伝わった振動が地中で減衰しにくいものであればよく、枝管１０の材質等に応じて適宜調整する。
【００２６】
図６は、波形モニタ５の構成図である。波形モニタ５は、図６に示すように、各加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの信号が入力されるフィルタ２３と、フィルタ２３から出力されるアナログ信号をデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換器２４、Ａ／Ｄ変換器２４によってデジタル信号へ変換された各加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの信号を波形にして表すグラフィック画像を生成するためのＣＰＵ（Central Processing Unit）２５や
メモリ２６、及びＣＰＵ２５とメモリ２６が協働して生成したグラフィック画像を表示するモニタ２７を備える。ＣＰＵ２５は、メモリ２６に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、Ａ／Ｄ変換器２４から出力される各加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの計測値である振幅のデータを記憶しながら、横軸を時間軸とし縦軸を振幅とするグラフで表した波形のグラフィック画像を生成する。フィルタ２３は、各加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの信号に含まれるノイズ成分を除去し、配管加振器２によって振動する枝管１０の振動以外の成分の振動に起因する振幅の信号を除去する。すなわち、フィルタ２３は、各加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの信号に含まれる様々な周波数のアナログ信号波のうち、加振アンプ３の発振器２１が生成する正弦波の周波数よりも高い周波数の信号波、及び該特定の周波数よりも低い周波数の信号波を減衰させることで、フィルタ２３を通過するアナログ信号波が、発振器２１が生成する正弦波の周波数と略同じ周波数の信号波だけになるようにするバンドパスフィルタである。これにより、ＣＰＵ２５がメモリ２６と協働して生成するグラフィック画像の波形に、ノイズ成分である非特定の周
波数の信号波の波形が映らなくなり、各計測点の波形の比較が容易になる。
【００２７】
なお、上記波形モニタ５は、各加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが計測した振動の波形を比較表示可能なものであれば如何なるものであってもよく、例えば、各アナログ波を表示するオシロスコープを各加速度センサ１２Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ毎に並べたものであってもよい。その場合、デジタル信号処理が不要となるため、Ａ／Ｄ変換器２４やＣＰＵ２５、メモリ２６等は不要である。
【００２８】
図７は、上記埋設配管探査装置１を使って埋設配管の探査を行なう際に、モニタ２７に表示されるグラフィック画像の一例を示したものである。センサアレイ４を、例えば図３に示すＡ地点に暫定的に設置した場合、モニタ２７には図７（ａ）に示すような波形のグラフィック画像が表示される。センサアレイ４を設置する箇所は、枝管１０が埋設されていそうな箇所であり、ユーザである計測者が適当に見当をつけて決定する。ここで、計測者は、モニタ２７に表示された各計測点の波形の振幅の大きさを比較する。図７（ａ）に示すようなノイズ程度の波形の場合、計測点１（加速度センサ１２Ａ）の波形の振幅が他よりも若干大きいものの、特段有意な差は無いことが判る。この場合、計測者は、センサアレイ４の下には枝管１０が無いものと判断し、別の場所を探査することを考える。センサアレイ４の位置を変える際は、道路６に沿って動かすのが良い。なお、何れの場所が枝管１０に近いかは、各計測点の波形の振幅の大きさを考えることで把握できる。すなわち、Ａ地点においては、計測点１の波形の振幅が他よりも若干大きいものであったたため、計測点１よりも更に側方であることが推察できる。計測者が、このような判断に基づいてセンサアレイ４を、例えば図３に示すＢ地点に置きなおしたものとする。この場合、モニタ２７には図７（ｂ）に示すような波形のグラフィック画像が表示される。先程と同じように、計測者は、モニタ２７に表示された各計測点の波形の振幅の大きさを比較する。図７（ｂ）に示すような波形の場合、計測点３（加速度センサ１２Ｃ）の波形の振幅が他よりも明らかに大きいことが判る。すなわち、各計測点の波形の振幅の大きさは、計測点３が最も大きく、計測点２と計測点４、そして、計測点１の順に小さくなる。計測点２と計測点４で観測された波形の振幅の大きさは、概ね同じである。これは、各計測点に到達する振動が、地中を透過する距離に応じて減衰するためであり、図８に示すように、枝管１０と各計測点との距離が異なるためである。この結果、計測者は、枝管１０が概ね計測点３の直下にあることを特定することができる。なお、最も振幅の大きい計測点が２つある場合、枝管１０は、両計測点の中間付近にあることを特定できる。
【００２９】
上記埋設配管探査装置１であれば、配管を振動させることで配管の埋設箇所を特定できるため、配管の内部を開放する必要がない。よって、探査開始前に、配管内のガスや液体を排出する必要が無い。また、探査終了後もガスや液体の流れを復旧させる必要がない。また、上記埋設配管探査装置１であれば、配管を振動させることで配管の埋設箇所を特定できるため、振動が伝わりさえすればよく、探査可能な配管の材質にほとんど制限が無い。
【００３０】
反響音の位相差を数百〜数千ミリ秒オーダーで解析して埋設配管の位置を特定するような構成を採る場合、土やコンクリート、アスファルトといった材料に応じて音の透過速度も異なるため、実用できる程度の精度を得ることが極めて困難である。しかし、上記埋設配管探査装置１であれば、複数の計測点の振動を単純に比較する探査法なので、高精度な計測機器や高度な振動解析アルゴリズムが不要である。また、上記埋設配管探査装置１であれば、高精度な計測機器や高度な振動解析アルゴリズムを必要としないにも関わらず、工事に必要な程度の精度を得ることができる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、センサアレイ４が４つの加速度センサを備えていたが、加速度センサの位置や数は如何なるものであってもよい。例えば、図９に示す変形例に係るセ
ンサアレイ４’のように、１２個の加速度センサを設けてもよい。加速度センサの数を増やせば、探査の精度を高めることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１・・埋設配管探査装置，２・・配管加振器，３・・加振アンプ，４・・センサアレイ，５・・波形モニタ，６・・道路，７・・本管，８・・家屋，９・・敷地，１０・・枝管，１１・・ガスメータ，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ・・加速度センサ，１３・・固定ステー，１４・・ハンドル，１５・・信号ケーブル，１６Ａ，１６Ｂ・・取り付け治具，１７・・立管挟み付けボルト，１８・・接触子，１９・・加振アクチュエータ，２０・・締め付けボルト，２１・・発振器，２２・・増幅器，２３・・フィルタ，２４・・Ａ／Ｄ変換器，２５・・ＣＰＵ（Central Processing Unit），２６・・メモリ，２７・・モニ
タ
【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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