(57)【要約】【課題】地中に埋設された非導電性の管路に注入された導電性を液体に交流電流を流し、交流電流から発生する誘導磁界を探査する方法では、管路に流れる電流を帰還させるための電線を、探査場所から十分に離しておくことが不可能な場合が多く、管路の位置を正確に予測することが困難であった。【解決手段】探査対象の管路に注入された導電性液体に流す電流の帰還路として大地あるいは探査対象の管路と平行して埋設された金属性管路を使用するものである。探査電流の帰還路を大地とすることにより、帰還電流は大地の極めて広い範囲に広がって流れ、帰還電流による影響は極めて小さなものとなり、地表で測定される磁界は管路内の導電性液体を流れる交流電流よって発生する誘導磁界を確実かつ正確に検出することが可能となる。【選択図】  図１
2007163270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも管路の１端が非導電性の管路の管路探査法であって、
前記管路の端部を塞ぐ工程と、
前記管路に導電性の液体を注入する工程と、
前記管路の非導電性の端部に設けられた電極を介して導電性の液体を交流電源の一方の端子に接続する工程と、
交流電源の他方の端子を接地電極に接続する工程と、
交流電源から大地を介して前記導電性の液体に交流電流を流す工程と、
前記導電性の液体が発生する交流磁界を検出する工程と、
検出した磁界の強度に基づき埋設管路の位置を推定する管路探査法。
【請求項２】
少なくとも管路の１端が非導電性の管路の管路探査法であって、
前記管路の端部を塞ぐ工程と、
前記管路に導電性の液体を注入する工程と、
前記管路の非導電性の端部に設けられた電極を介して導電性の液体を交流電源の一方の端子に接続する工程と、
交流電源の他方の端子を前記管路の近傍に埋設された導電性管路に接続する工程と、
交流電源から前記導電性管路を介して前記導電性の液体に交流電流を流す工程と、
前記導電性の液体および前記導電性管路が発生する交流磁界を検出する工程と、
検出した磁界の強度に基づき埋設管路の位置を推定する管路探査法。
【請求項３】
少なくとも管路の１端が非導電性の管路の管路探査法であって、
前記管路の端部を塞ぐ工程と、
前記管路に導電性の液体を注入する工程と、
地表に電流帰還用の電線を敷設する工程と、
交流電源から前記電流帰還用の電線を介して前記導電性の液体に交流電流を流す工程と、
前記導電性の液体および前記電線が発生する交流磁界を検出する工程と、
前記電流帰還用の電線が発生する交流磁界を予測する工程と、
検出した磁界の強度と予測された電流帰還用の電線が発生する磁界の強度に基づき埋設管路の位置を推定する管路探査法。
【請求項４】
請求項１乃至３記載の管路探査法であって、
検出した磁界から供給される交流電流の位相と同位相および／または逆位相の磁界を検出して埋設管路の位置を推定する管路探査法。
【請求項５】
請求項１乃至４記載の管路探査法であって、
管路に沿った複数の場所において管路にほぼ直交する方向に交流磁界を測定して管路の位置を推定する管路探査法。
【請求項６】
請求項２記載の管路探査法であって、
前記非導電性の管路の近傍の導電性管路を複数とし、電流測定手段により個々の導電性管路を還流する電流を測定して管路の位置を推定する管路探査法。
【請求項７】
請求項１乃至６記載の管路探査法において管路の端部を塞ぐ栓であって、
管路内に挿入される円筒状の管路内挿入部と、
管路外に出る円錐形の管路外部と、
管路内挿入部と管路外部を貫通する給液管と、
前記円錐形の管路外部と支持する円錐形の支持機構からなる栓。
【請求項８】
請求項７記載の栓であって、
管路内挿入部と管路外部を貫通するケーブル通過部とスリット部を有する栓。
【請求項９】
請求項７又は８記載の栓であって、
管路内挿入部と管路外部を貫通する電極棒と、
前記電極棒に接続された電極を有する栓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探査が難しい塩化ビニルなど非導電性の管路の探査を目的とする。本発明は、いわゆる電磁式の管路探査法に属するもので、通常では電流を誘導あるいは流すことができない非導電性管路であって、管路中に導電性のケーブル等が無いものを対象とする探査法である。
【背景技術】
【０００２】
道路工事など掘削をともなう工事においては、地中埋設管を損傷しないため、あるいは、これらの損傷から作業者の安全を確保するために、地中埋設管路の位置を知ることが重要である。また、埋設物の正確な位置を知ることは、土木機械による作業計画を適切に立案し、作業の効率を高めるためにも重要である。
地中埋設管の探査には、電磁誘導式の管路探査装置や地中レーダなどが使われている。しかし、非導電性の管路であって、管路中に導電性のケーブル等を有しないものに対しては、電磁誘導式の装置は適用できない。また、地中レーダも、埋設深度が浅く、管路の径が十分に太い場合を除いては確実な方法とはいえない。
本発明は、従来の手法では探査が困難な細径および深く埋設された塩ビ管路の探査法を提供するものである。
非導電性管路の探査方法の従来技術として特開平１１−１６０４５１公報がある。
【特許文献１】特開平１１−１６０４５１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特開平１１−１６０４５１公報に記載される方法は、水道管路の探知区間の一方の端部にあるメーターと他端部にある水栓に取付治具を取り付け、上記水道管路を塩化ナトリウム液等の導電性の液体で充填する。次に、メーター部と水栓部に取り付けられた取付治具の間に交流電圧を印可し、上記導電性の液体に交流電流を流すことにより、水道管路の周囲に誘導磁界を発生させる。地表において、受信装置のアンテナ部を地表面に沿って移動させながら誘導磁界を受信し、受信磁界のピーク地点及びピーク値を読み取ることにより水道管路の埋設位置と深さを測定するものである。
【０００４】
しかしながら、上記公報に記載される方法では以下の課題がある。
(1)地表面を磁気センサによって走査し、誘導磁界が最大になる場所を探して管路の位置を特定するものであり、管路に流れる電流を帰還させるための電線を、探査場所から十分に離しておく必要がある。高速道路等の環境では、測定作業用のスペースは限られており、帰還電流用の電流を十分に離して設置することは困難である。
(2)管路の短距離区間の位置を特定することを目的としており、管路の途中で導電性の部分が存在する場合には対応し得ない。特に(1)の探査方法では、管路の途中に導電性の部分が存在し、かつ探査対象管路の近傍に金属管がある場合には、同時に複数の管路に電流が流れるために、従来技術を適用することはできない。
(3)従来の方法は単純に誘導磁界が最大になる場所を探すものであり、誘導磁界が弱く雑音の影響が大きな場合には大きな測定誤差を生ずる。特に管路が長く、十分な交流電流を流すことができない場合には対処が不可能である。
(4)通信ケーブル等の管路を探査の対象とする場合、管路内に敷設済みのケーブルの存在を考慮した取り付け治具が必要である。従来技術では、このような取り付け治具に対する技術が開示されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の方法は以下の手順により行われる。
１．樹脂管路に導電性液体を注入する。
２．導電性液体に交流電流を流し、交流電流が発生する磁界を検出する。
本発明では、従来の方法では探査が困難な細径および深く埋設された管路の探査を可能とするために、以下の手段を用いている。
(1) 導電性液体に流す電流の帰還路として大地あるいは平行して埋設された金属性管路あるいは帰還電流用の電線を使用するが、電流帰還路である金属管、電線等に流れる電流が発生する磁界の影響を除去するために、後述する位置推定法を用いる。
特に、複数の測定位置における測定磁界とその測定位置から、複数の管路の位置を同時に推定する方法を与えている。
(2) 誘導磁界が小さく、雑音の影響が大きな場合の管路位置推定法を与えている。
(3) 樹脂管路に注入された導電性液体に電流を供給するために、後述する栓類を用いる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、従来の方法では探査が困難であった細径および深埋設管路の探査が可能となる。更に、探査対象である非導電性管路の近傍にある金属製管路が測定に及ぼす影響を取り除き、従来の技術では対処できなかった状況においても非導電性管路の正確な位置を得ることができる。また、長尺の非導電性管路の探査で避けることが難しい十分な交流電流を管路内の導電性液体に流すことができない問題を軽減することができる。
【実施例１】
【０００７】
実施例１は、埋設された管路の全体が非導電性であり、管路の周囲に導電性の管路が無い場合に、本発明を適用するものである。同実施例では、管路の周囲に導電性の管路が無いため、交流電流の往路は対象管路中の導電性液体とし、帰還路は大地とするものである。
図１に、実施例１による探査対象の非導電性管路１００と探査装置の概要が示されている。
作業坑に露出する露出部を利用して管路１００の両端が電極栓１０１および１０３により塞がれている。電極栓には、探査用の交流電流を供給するための電極棒と導電性の液体を加圧注入するための給液管が設けられている。管路内に導電性の液体を加圧注入するため、塞栓支持機構１０２および１０４により電極栓１０１および１０３を固定し、加圧による電極栓の脱落を防止する。
給電側の作業坑に露出する管路１００の端部を塞ぐ電極栓１０１の電極棒は、電線１０９により、交流電流供給手段５０の一方の電極に接続されている。また、管路１００の非給電側の端部を塞ぐ電極栓１０３の電極棒は電線１１０により大地に埋め込んだ接地電極１１１に接続されている。
交流電流供給手段５０の他の電極は電線１０８により大地に埋め込んだ別の接地電極１０７に接続されている。
【０００８】
電極栓１０１の給液管５４は液体注入手段５３に接続されている。液体注入手段５３は導電性の液体を蓄えるタンク、加圧機構、両者を結ぶ供給管からなり、加圧された導電性液体を給液管５４を介して管路１００内に注入する。また、管路１００の他端の電極栓１０３の給液管の端部は液体注入手段内にある導電性液体の液面よりも十分高く保持される。
交流磁界検出手段５１と位置推定手段５２を測定対象箇所に設置し、液体注入手段５３内の加圧機構により、管路１００内に導電性液体を注入し、測定の準備を行う。管路１００内へ導電性液体の注入が完了した後、交流電流供給手段５０により管路内の導電性液体に交流電流を流す。また、交流電流供給手段５０から交流磁界検出手段５１には経路５５を介して交流電流の位相情報が供給される。
交流磁界検出手段５１を地表に沿って移動させ磁界を測定することにより、複数の異なる位置で、磁界の３成分、磁界の２成分、磁界の１成分、磁界の大きさの何れかを検出し、測定値と測定位置を記録する。測定位置と磁界測定値をもとに、後述の管路位置推定方法を実施する位置推定手段５２により、探査対象の非導電性管路の位置を推定する。なお、交流磁界検出手段５１と位置推定手段５２を結ぶ線は、前者から後者への測定磁界データと磁界測定位置データの流れを表している。
交流電流供給手段５０からの交流電流は、電線１０９、管路内の導電性液体、電線１１０、接地電極１１１、大地、接地電極１０７の経路を介して流れる。接地がある管路の両端部を除けば、帰還電流は大地の極めて広い範囲に広がって流れる。従って、地表では管路１００内の導電性液体を流れる交流電流よって発生する誘導磁界を確実かつ正確に検出することができ、測定値から非導電製管路の位置を推定する際、測定値は単一の電線に流れる電流からの信号とみなして推定することが可能となる。
【実施例２】
【０００９】
実施例２は、本発明を埋設された管路の全体が非導電性であり、管路の周囲に導電性の管路が存在する場合に適用するものである。同実施例では、管路全体が非導電性で、管路の周囲に導電性の管路があるため、交流電流の往路は対象管路中の導電性液体とし、帰還路に上記の導電性管路を用いるものである。
非導電性管路の近傍に導電性管路が存在する場合は、図１に示される実施例１のように給電側と非給電側で接地したとしても、帰還電流の多くの部分が導電性管路を流れる可能性が高い。また、図１のように接地した場合に複数の導電性管路が非導電製管路の近傍にあると、各導電性管路に流れる電流を制御することができない。実施例２の方法よれば、複数の導電性管路が存在する場合でも、何れか一つの導電性管路を帰還電流の帰還路として設定することにより、ほぼ全ての帰還電流が選択した導電性管路を流れるようにする。この構成により、非導電製管路の位置の推定が容易になる。
図２に、実施例２による探査対象の非導電性の管路２００、および導電性の管路２５０と探査装置の概要が示されている。
給電側および非給電側の作業坑には非導電性の管路２００と供に導電性の管路２５０の端部が露出している。図１と同様、給電側および非給電側の作業坑に露出する非導電性の管路２００の端部が電極栓２０１および２０３により塞がれている。電極栓には、探査用の交流電流を供給するための電極棒と導電性の液体を加圧注入するための給液管が設けられている。管路内に導電性の液体を加圧注入するため、塞栓支持機構２０２および２０４により電極栓２０１および２０３を固定し、加圧による電極栓の脱落が防止されている。
【００１０】
給電側の作業坑に露出する非導電性管路２００の端部を塞ぐ電極栓２０１の電極棒は、電線２１１により交流電流供給手段５０の一方の電極に接続されている。また、給電側の作業坑に露出する導電性管路２５０の端は電線２１２により交流電流供給手段５０の他の電極に接続されている。非導電性管路２００の非給電側の端部を塞ぐ電極栓２０３の電極棒は、同じく非給電側の作業坑に露出する導電性管路２５０の他端と電線２１３により接続されている。
電極栓２０１の給液管５４は液体注入手段５３に接続されている。液体注入手段５３は導電性の液体を蓄えるタンク、加圧機構、両者を結ぶ供給管からなり、加圧された導電性液体を電極栓１０１に設けられている給液管５４を介して管路２００内に注入される。また、管路２００の他端の電極栓２０３の給液管の端部は液体注入手段内にある導電性液体の液面よりも十分高く保持されている。
交流磁界検出手段５１と位置推定手段５２を測定対象箇所に設置し、液体注入手段５３内の加圧機構により、管路２００内に導電性液体を注入し、測定の準備を行う。管路１００内へ導電性液体の注入が完了した後、交流電流供給手段５０により管路内の導電性液体に交流電流を流す。また、交流電流供給手段５０から交流磁界検出手段５１には経路５５を介して交流電流の位相情報が供給される。
交流磁界検出手段５１を地表を移動させ磁界を測定することにより、複数の異なる位置で、磁界の３成分、磁界の２成分、磁界の１成分、磁界の大きさの何れかを検出し、磁界の測定値と測定位置を記録する。測定位置と磁界測定値をもとに、後述の管路位置推定方法を実施する位置推定手段５２により、対象非導電性管路の位置を推定する。なお、交流磁界検出手段５１と位置推定手段５２を結ぶ線は、前者から後者への測定磁界データと磁界測定位置データの流れを表している。
交流電流供給手段５０からの交流電流は、電線２１１、非導電性管路２００内の導電性液体、電線２１３、導電性管路２５０、電線２１２の経路を介して流れる。
測定位置と磁界測定値をもとに、後述の管路位置推定方法を実施する位置推定手段により、対象非導電性管路の位置を推定する。交流電流供給手段５３からの交流電流はほぼ全て非導電性管路２００内の導電性液体と導電性管路２５０を流れ、地表で観測される磁界は２本の電路からのものとみなすことが可能である。従って、管路の位置の推定は、２本の直線的な電線に既知の電流が流れていると仮定して行うこととなる。
【実施例３】
【００１１】
実施例３は、本発明を少なくとも一方の端部が非導電性であり一部が導電性の埋設管路の非導電性部分の位置を測定する場合に、本発明を適用するものである。同実施例では、非導電性管路側から供給された交流電流は埋設管路の上記導電性部分から大地に流れ出し、大地に埋め込んだ接地電極を介して交流電流供給手段に帰還させるものである。
図３に、実施例３による探査対象の管路３００と探査装置の概要が示されている。本実施例は非導電性部分３２１と導電性部分３２２からなる埋設管路３００の非導電性部分３２１の位置を探査するものである。交流電流は非導電性部分３２１の端部から供給され、管路内の導電性液体を通って導電性部分３２２から大地に流れ出す。なお、図３の管路部分３２３は非導電性であっても導電性であっても良い。
作業坑に露出する管路３００の非導電端が電極栓３０１により塞がれており、非給電側の作業抗に露出する端部は塞栓３０３により塞がれている。電極栓３０１には、探査用の交流電流を供給するための電極棒と導電性の液体を加圧注入するための給液管が設けられている。同実施例では、非給電側の端部からは交流電流を供給する必要なく、端部を塞ぐ塞栓３０３は電極が省略されている。管路内に導電性の液体を加圧注入するため、塞栓支持機構３０２および３０４により電極栓３０１および塞栓３０６を固定し、加圧による電極栓の脱落が防止されている。
【００１２】
給電側の作業坑に露出する管路３００の端部を塞ぐ電極栓３０１の電極棒が、電線３１１により交流電流供給手段５０の一方の電極に接続されている。交流電流供給手段５０の他の電極は電線３１２により接地電極３１３に接続されている。
電極栓３０１の給液管５４は液体注入手段５３に接続されている。液体注入手段５３は導電性の液体を蓄えるタンク、加圧機構、両者を結ぶ供給管からなり、加圧された導電性液体を電極栓３０１に設けられている給液管５４を介して管路３００内に注入される。また、管路３００の他端の塞栓３０３の給液管の端部は液体注入手段内にある導電性液体の液面よりも十分高く保持される。
交流磁界検出手段５１と位置推定手段５２を測定対象箇所に設置し、液体注入手段５３内の加圧機構により、管路３００内に導電性液体を注入し、測定の準備を行う。管路３００内へ導電性液体の注入が完了した後、交流電流供給手段５０により管路内の導電性液体に交流電流を流す。また、交流電流供給手段５０から交流磁界検出手段５１には経路５５を介して交流電流の位相情報が供給される。
交流磁界検出手段５１を地表を移動させ磁界を測定することにより、複数の異なる位置で、磁界の３成分、磁界の２成分、磁界の１成分、磁界の大きさの何れかを検出し、磁界の測定値と測定位置を記録する。測定位置と磁界測定値をもとに、後述の管路位置推定方法を実施する位置推定手段５２により、対象非導電性管路の位置を推定する。なお、交流磁界検出手段５１と位置推定手段５２を結ぶ線は、前者から後者への測定磁界データと磁界測定位置データの流れを表している。
交流電流供給手段５０からの交流電流は、電線３１１、非導電管路３２１内の導電性液体、導電性管路３２２、大地、接地電極３１３および電線３１２の経路を介して流れる。実施例１と同様、接地がある管路の導電性管路３２２を除けば、帰還電流は大地の極めて広い範囲に広がって流れる。従って、地表では管路３００内の導電性液体を流れる交流電流よって発生する誘導磁界を確実かつ正確に検出することができ、測定値から非導電製管路の位置を推定する際、測定値は単一の電線に流れる電流からの信号とみなして推定することが可能となる。
【実施例４】
【００１３】
実施例４は、本発明を少なくとも一方の端部が非導電性であり一部が導電性の埋設管路の非導電性部分の位置を測定する場合に適用するものであり、特に、探査対象の管路の周囲に導電性の管路が存在する場合に適用するものである。同実施例では、探査対象の管路の周囲に導電性の管路があるため、交流電流の往路は探査対象の管路の非導電部分に注入された導電性液体とし、電流の帰還路を探査対象管路の上記導電性部分から大地に流れ出し、前記導電性管路を介して交流電流供給手段に到る経路とするものである。
図４に、実施例４による探査対象の埋設管路４００と管路４００の周囲に埋設されている導電性の管路４５０、および探査装置の概要が示されている。本実施例は非導電性部分４２１と導電性部分４２２からなる埋設管路４００の非導電性部分４２１の位置を探査するものである。交流電流は非導電性部分４２１の端部から供給され、管路内の導電性液体を通って導電性部分４２２から大地に流れ出す。なお、図４の管路部分４２３は非導電性であっても導電性であっても良い。
給電側の作業坑等へ露出する管路４００の非導電端が電極栓４０１により塞がれており、非給電側の端部は塞栓４０３により塞がれている。電極栓４０１には、探査用の交流電流を供給するための電極棒と導電性の液体を加圧注入するための給液管が設けられている。管路内に導電性の液体を加圧注入するため、塞栓支持機構４０２および４０４により電極栓４０１および塞栓４０３を固定し、加圧による栓の脱落が防止されている。
【００１４】
給電側の作業坑に露出する管路４００の端部を塞ぐ電極栓４０１の電極棒が、電線４１２により交流電流供給手段５０の一方の電極に接続されている。交流電流供給手段５０の他の電極は電線４１１により導電性管路４５０の端部に接続されている。
電極栓４０１の給液管５４は液体注入手段５３に接続されている。液体注入手段５３は導電性の液体を蓄えるタンク、加圧機構、両者を結ぶ供給管からなり、加圧された導電性液体を電極栓４０１に設けられている給液管５４を介して管路４００内に注入される。また、管路４００の他端の塞栓４０３の給液管の端部は液体注入手段内にある導電性液体の液面よりも十分高く保持される。
交流磁界検出手段５１と位置推定手段５２を測定対象箇所に設置し、液体注入手段５３内の加圧機構により、管路４００内に導電性液体を注入し、測定の準備を行う。管路４００内へ導電性液体の注入が完了した後、交流電流供給手段５０により管路内の導電性液体に交流電流を流す。また、交流電流供給手段５０から交流磁界検出手段５１には経路５５を介して交流電流の位相情報が供給される。
交流磁界検出手段５１を地表を移動させ磁界を測定することにより、複数の異なる位置で、磁界の３成分、磁界の２成分、磁界の１成分、磁界の大きさの何れかを検出し、磁界の測定値と測定位置を記録する。測定位置と磁界測定値をもとに、後述の管路位置推定方法を実施する位置推定手段５２により、対象非導電性管路の位置を推定する。なお、交流磁界検出手段５１と位置推定手段５２を結ぶ線は、前者から後者への測定磁界データと磁界測定位置データの流れを表している。
【００１５】
交流電流供給手段５０からの交流電流は、電線４１２、非導電管路４２１内の導電性液体、導電性管路４２２、大地、導電性管路４５０、電線４１１を介して流れる。測定位置と磁界測定値をもとに、後述の管路位置推定方法を実施する位置推定手段により、対象非導電性管路の位置を推定する。実施例２と同様に、交流電流供給手段５３からの交流電流はほぼ全て非導電性管路４２１内の導電性液体と導電性管路４５０を流れ、地表で観測される磁界は２本の電路からのものとみなすことが可能である。従って、管路の位置の推定は、２本の直線的な電線に既知の電流が流れていると仮定して行うこが可能となる。
【実施例５】
【００１６】
実施例５は、本発明を少なくとも一方の端部が非導電性であり一部が導電性の埋設管路の非導電性部分の位置を測定する場合に適用するものであり、特に、探査対象の管路の周囲に複数の導電性の管路が存在する場合に適用するものである。同実施例では、探査対象の管路の周囲に複数の導電性の管路があるため、交流電流の往路は探査対象の管路の非導電部分に注入された導電性液体とし、電流の帰還路を探査対象管路の上記導電性部分から大地に流れ出し、前記複数の導電性管路を介して交流電流供給手段に到る経路とするものである。
交流電流の帰還路となる導電性管路が複数存在する場合、個々の導電性管路に流れる帰還電流の大きさは、探査対象の管路の導電性部分と複数の導電性管路の相対的な位置関係などの条件により異なる。特定の１本の導電性管路と交流電流供給手段とを電線で結んだ場合、他の導電性管路に帰還電流が流れる可能性がある。従って、交流電流供給手段と結ぶ導電性管路が一本であっても、複数本であっても、近傍の複数の導電性管路に電流が流れることを考慮して対象管路の位置の測定を行う必要がある。本実施例は、近傍の全ての導電性管路と交流電流供給手段とを電線より結び、かつ、個々の導電性管路を帰還してくる帰還電流の大きさを測定する構成とするものである。
図５に、実施例５による探査対象の埋設管路５００と管路５００の周囲に埋設されている複数の導電性の管路５５０、および探査装置の概要が示されている。本実施例は非導電性部分５２１と導電性部分５２２からなる埋設管路５００の非導電性部分５２１の位置を探査するものである。交流電流は非導電性部分５２１の端部から供給され、管路内の導電性液体を通って導電性部分５２２から大地に流れ出す。なお、図５の管路部分５２３は非導電性であっても導電性であっても良い。
【００１７】
給電側の作業坑等へ露出する管路５００の非導電端が電極栓５０１により塞がれており、非給電側の端部は塞栓５０３により塞がれている。電極栓５０１には、探査用の交流電流を供給するための電極棒と導電性の液体を加圧注入するための給液管５４が設けられている。管路内に導電性の液体を加圧注入するため、塞栓支持機構５０２および５０４により電極栓５０１および塞栓５０３を固定し、加圧による栓の脱落が防止されている。
電極栓５０１の電極棒が、電線５１１により交流電流供給手段５０の一方の電極に接続されている。各導電性管路対応に電流測定手段５１３が設けられており、各導電性管路から電線５１５および電線５１４を介して交流電流供給手段５０の他の電極に帰還する電流を測定する構成となっている。
電極栓５０１の給液管５４は液体注入手段５３に接続されている。液体注入手段５３は導電性の液体を蓄えるタンク、加圧機構、両者を結ぶ供給管からなり、加圧された導電性液体を電極栓５０１に設けられている給液管５４を介して管路５００内に注入される。また、管路５００の他端の塞栓４０４の給液管の端部は液体注入手段内にある導電性液体の液面よりも十分高く保持される。
交流磁界検出手段５１と位置推定手段５２を測定対象箇所に設置し、液体注入手段５３内の加圧機構により、管路５００内に導電性液体を注入し、測定の準備を行う。管路５００内へ導電性液体の注入が完了した後、交流電流供給手段５０により管路内の導電性液体に交流電流を流す。また、交流電流供給手段５０から交流磁界検出手段５１には経路５５を介して交流電流の位相情報が供給される。
交流磁界検出手段５１を地表を移動させ磁界を測定することにより、複数の異なる位置で、磁界の３成分、磁界の２成分、磁界の１成分、磁界の大きさの何れかを検出し、磁界の測定値と測定位置を記録する。測定位置と磁界測定値をもとに、後述の管路位置推定方法を実施する位置推定手段５２により、対象非導電性管路の位置を推定する。なお、交流磁界検出手段５１と位置推定手段５２を結ぶ線は、前者から後者への測定磁界データと磁界測定位置データの流れを表している。
【００１８】
交流電流供給手段５０からの交流電流は、電線５１１、非導電管路５２１内の導電性液体、導電性管路５２２、大地、近接して埋設されている複数の導電性管路５５０、各電線５１５、導電性管路５５０対応に設置されている電流測定手段５１３、各電線５１４を介して流れる。電流測定手段５１３により個々の導電性管路を流れる電流を測定することにより、これら導電性管路が発生磁界を予測することが可能となる。交流磁界検出手段５１により測定された磁界測定値と測定位置をもとに、後述の管路位置推定方法を実施する位置推定手段により、対象非導電性管路の位置を推定する。非導電性管路のほかに複数の導電性管路に上記電流測定手段５１３により測定された電流が流れているとして、非導電性管路の位置を推定する。
【実施例６】
【００１９】
実施例６は、本発明を少なくとも一方の端部が非導電性であり、かつ一部が導電性の埋設管路の非導電性部分の位置を測定する場合に適用するものであり、特に、探査対象の管路の周囲に複数の導管が埋設されており、それらの導管が非導電性の部分と導電性の部分が混在し、供給された交流電流の帰還路として利用できない場合に適用するものである。同実施例では、探査対象の管路の周囲に埋設されている複数の管路の測定側が非導電性であるため、交流電流の往路は探査対象の管路の非導電部分に注入された導電性液体とし、電流の帰還路を探査対象管路の上記導電性部分から大地に流れ出し、接地電極を介して交流電流供給手段に到る経路とするものである。
図６に、実施例６による探査対象の埋設管路６００と管路６００の周囲に埋設されている複数の管路６５０、および探査装置の概要が示されている。本実施例は非導電性部分６２１と導電性部分６２２からなる埋設管路６００の非導電性部分６２１の位置を探査するものである。交流電流は非導電性部分６２１の端部から供給され、管路内の導電性液体を通って導電性部分５２２から大地に流れ出す。なお、図６の管路部分６２３は非導電性であっても導電性であっても良い。
給電側の作業坑に露出する管路６００の非導電端が電極栓６０１により塞がれており、非給電側の端部は塞栓６０３により塞がれている。電極栓６０１には、探査用の交流電流を供給するための電極棒と導電性の液体を加圧注入するための給液管５４が設けられている。管路内に導電性の液体を加圧注入するため、塞栓支持機構６０２および６０４により電極栓６０１および塞栓６０３を固定し、加圧による栓の脱落が防止されている。
【００２０】
電極栓６０１の電極棒が、電線６０９により交流電流供給手段５０の一方の電極に接続されている。交流電流供給手段５０の他の電極は電線６０８により接地電極６０７に接続されている。
電極栓６０１の給液管５４は液体注入手段５３に接続されている。液体注入手段５３は導電性の液体を蓄えるタンク、加圧機構、両者を結ぶ供給管からなり、加圧された導電性液体を電極栓６０１に設けられている給液管５４を介して管路６００内に注入される。また、管路６００の他端の塞栓６０３の給液管の端部は液体注入手段内にある導電性液体の液面よりも十分高く保持される。
交流磁界検出手段５１と位置推定手段５２を測定対象箇所に設置し、液体注入手段５３内の加圧機構により、管路６００内に導電性液体を注入し、測定の準備を行う。管路６００内へ導電性液体の注入が完了した後、交流電流供給手段５０により管路内の導電性液体に交流電流を流す。また、交流電流供給手段５０から交流磁界検出手段５１には経路５５を介して交流電流の位相情報が供給される。
交流磁界検出手段５１を地表を移動させ磁界を測定することにより、複数の異なる位置で、磁界の３成分、磁界の２成分、磁界の１成分、磁界の大きさの何れかを検出し、磁界の測定値と測定位置を記録する。測定位置と磁界測定値をもとに、後述の管路位置推定方法を実施する位置推定手段５２により、対象非導電性管路の位置を推定する。なお、交流磁界検出手段５１と位置推定手段５２を結ぶ線は、前者から後者への測定磁界データと磁界測定位置データの流れを表している。
交流電流供給手段５０からの交流電流は、電線６０９、非導電管路６２１内の導電性液体、導電性管路６２２、大地、接地電極６０７および電線６０８の経路を介して流れる。接地となる導電性管路６２２を除けば、帰還電流は大地の極めて広い範囲に広がって流れる。また、探査対象管路６００に近接して埋設されている管路６５０の導電性部分６５２は管路中に孤立した状態で存在しており、上記帰還電流に与える影響は小さい。従って、地表では管路６００内の導電性液体を流れる交流電流よって発生する誘導磁界を確実かつ正確に検出することができ、測定値から非導電製管路の位置を推定する際、測定値は単一の電線に流れる電流からの信号とみなして推定することが可能となる。
【実施例７】
【００２１】
実施例７は、本発明を埋設された管路の全体が非導電性であり、管路の周囲に導電性の管路が無い場合、あるいは、近傍にガードレールのような導電性の構造物があるが、帰還電流の経路として用いるのに支障がある場合、あるいは帰還電流路として用いた場合に電流の経路が複雑になり、帰還電流の影響を除去するのが困難な場合に適用するものである。同実施例では、地表に電線を張り帰還路としている。地表に張られた電線を流れる交流電流による磁界は予測可能である。従って、磁界を測定する地表の箇所の近傍に電線をほぼ直線的に張ることにより、極めて容易に帰還電流の影響を除去することができる。
図７に、実施例７による探査対象の非導電性の管路７００、および探査する管路の近傍でほぼ直線的に張られた電線７１０と探査装置の概要が示されている。
図１と同様に、作業坑に露出する管路７００の両端が電極栓７０１、および７０３により塞がれている。電極栓には、探査用の交流電流を供給するための電極棒と導電性の液体を加圧注入するための給液管が設けられている。管路内に導電性の液体を加圧注入するため、塞栓支持機構７０２および７０４により電極栓７０１および７０３を固定し、加圧による電極栓の脱落が防止されている。
給電側の作業坑に露出する管路７００の端部を塞ぐ電極栓７０１の電極棒が、電線７０９により交流電流供給手段５０の一方の電極に接続されている。また、非給電側の端部を塞ぐ電極栓７０３の電極棒は電線７１０により交流電流供給手段５０の他の電極に接続されている。
【００２２】
電極栓７０１の給液管５４は液体注入手段５３に接続されている。液体注入手段５３は導電性の液体を蓄えるタンク、加圧機構、両者を結ぶ供給管からなり、加圧された導電性液体を電極栓７０１に設けられている給液管５４を介して管路７００内に注入される。また、管路７００の他端の電極栓７０３の給液管の端部は液体注入手段内にある導電性液体の液面よりも十分高く保持される。
交流磁界検出手段５１と位置推定手段５２を測定対象箇所に設置し、液体注入手段５３内の加圧機構により、管路７００内に導電性液体を注入し、測定の準備を行う。管路７００内へ導電性液体の注入が完了した後、交流電流供給手段５０により管路内の導電性液体に交流電流を流す。また、交流電流供給手段５０から交流磁界検出手段５１には経路５５を介して交流電流の位相情報が供給される。
交流磁界検出手段５１を地表を移動させ磁界を測定することにより、複数の異なる位置で、磁界の３成分、磁界の２成分、磁界の１成分、磁界の大きさの何れかを検出し、磁界の測定値と測定位置を記録する。測定位置と磁界測定値をもとに、後述の管路位置推定方法を実施する位置推定手段５２により、対象非導電性管路の位置を推定する。なお、交流磁界検出手段５１と位置推定手段５２を結ぶ線は、前者から後者への測定磁界データと磁界測定位置データの流れを表している。
交流電流供給手段５０からの交流電流は、電線７０９、管路７００内の導電性液体、電線７１０の経路を介して流れる。地上に張った電線７１０の位置と電線７１０を流れる電流は既知であるから、電線７１０により磁界の測定位置に発生する磁界を算出することは可能である。電線７１０による磁界を算出して、測定磁界から差し引くことにより、電線７１０が発生する磁界の影響を取り除き、単一の電流路に電流が流れているという仮定の下に管路の位置を推定する。
【実施例８】
【００２３】
実施例８は、本発明を管路の片側が非導電性であり、残りが導電性である埋設管路の非導電性部分の位置を測定する場合であり、管路の周囲に導電性の管路が無い場合、あるいは、近傍にガードレールのような導電性の構造物があるが、帰還電流の経路として用いるのに支障がある場合、あるいは帰還電流路として用いた場合に電流の経路が複雑になり、帰還電流の影響を除去するのが困難な場合に適用するものである。同実施例では、実施例７と同様に、地表に電線を張り帰還路としている。非導電製管路の位置を測定する箇所の近傍で電線をほぼ直線的に張ることにより、極めて容易に帰還電流の影響を除去することができる構成としたものである。
図８に、実施例８による探査対象の管路８００と探査装置の概要が示されている。本実施例は非導電性部分８２１と導電性部分８２２からなる埋設管路８００の非導電性部分８２１の位置を探査するものである。交流電流は非導電性部分８２１の端部から供給され、管路内の導電性液体、導電性部分８２２、電線８１０を介して帰還される。
作業坑に露出する管路８００の非導電端が電極栓８０１により塞がれており、他の端部は電極栓８０３により塞がれている。電極栓８０１には、探査用の交流電流を供給するための電極棒と導電性の液体を加圧注入するための給液管５４が設けられている。管路内に導電性の液体を加圧注入するため、塞栓支持機構８０２および８０４により電極栓８０１および電極栓８０３を固定し、加圧による電極栓の脱落が防止されている。
【００２４】
給電側の作業坑に露出する管路８００の端部を塞ぐ電極栓８０１の電極棒が、電線８０９により交流電流供給手段５０の一方の電極に接続されている。また、交流電流供給手段５０の他の電極は電線８１０により電極栓８０３の電極に接続されている。
電極栓８０１の給液管５４は液体注入手段５３に接続されている。液体注入手段５３は導電性の液体を蓄えるタンク、加圧機構、両者を結ぶ供給管からなり、加圧された導電性液体を電極栓８０１に設けられている給液管５４を介して管路８００内に注入される。また、管路８００の他端の電極栓８０３の給液管５４の端部は液体注入手段内にある導電性液体の液面よりも十分高く保持される。
交流磁界検出手段５１と位置推定手段５２を測定対象箇所に設置し、液体注入手段５３内の加圧機構により、管路８００内に導電性液体を注入し、測定の準備を行う。管路８００内へ導電性液体の注入が完了した後、交流電流供給手段５０により管路内の導電性液体に交流電流を流す。また、交流電流供給手段５０から交流磁界検出手段５１には経路５５を介して交流電流の位相情報が供給される。
交流磁界検出手段５１を地表を移動させ磁界を測定することにより、複数の異なる位置で、磁界の３成分、磁界の２成分、磁界の１成分、磁界の大きさの何れかを検出し、磁界の測定値と測定位置を記録する。測定位置と磁界測定値をもとに、後述の管路位置推定方法を実施する位置推定手段５２により、対象非導電性管路の位置を推定する。なお、交流磁界検出手段５１と位置推定手段５２を結ぶ線は、前者から後者への測定磁界データと磁界測定位置データの流れを表している。
交流電流供給手段５０からの交流電流は、電線８０９、管路内の導電性液体、電線８１０の経路を介して流れる。地表に張る電線を、非導電製管路から十分に離すことができる場合には、単一の直線的な電線に電流が流れているという仮定の下に、測定磁界から管路の位置を推定する。地上に張る電線を非導電製管路から十分に離すことができない場合、地表に張った電線の位置と電線を流れる電流から、同電線により磁界の測定位置に発生する磁界を算出して、測定磁界から差し引き、単一の電流路に電流が流れているという仮定の下に管路の位置を推定する。
【００２５】
［電極栓］
図９−１乃至図１３に探査対象の管路の端部を塞ぐ電極栓および塞栓の構造が示されている。
図９−１および図９−２は、探査対象の管路内にケーブルが敷設されており、管路の端部を塞ぐ栓をケーブルが通過する必要がある場合の電極栓の構造例であり、例えば図１の電極栓１０１、１０４に使用されるものである。図９−１の(ｂ)は側面図であり(ａ)は(ｂ)に対する左側面図、(ｄ)は上面図であり(ｃ)は(ｄ)に対する左側面図である。図９−２は電極栓９００を管路の端部に装着した状態を示す図である。
電極栓９００は探査対象の管路内に挿入される管路挿入部９０１と管路外に位置する管路外部９０２からなっている。電極栓９００の本体を構成する電極栓構造体９０３は、ゴムなどの樹脂製で変形が可能である。管路内には敷設されているケーブルが通っていため、電極栓構造体９０３には敷設済みのケーブルを通すためのケーブル通過部９０４がある。電極栓構造体９０３の表面からケーブル通過部９０４に達するスリット９０５があり、スリット９０５を押し開いてケーブルを通すことができる。電極構造体９０３には給液路９１０があり、給液管９０９に繋がっている。給液管９０９と給液路９１０を通して導電性液体が管路内に注入される。また、電極構造体９０３を通って電極棒９０８が通って、管路の内部に入る電極９０７に繋がっている。電極９０７は表面積が大きな形状になっている。また、電極棒９０６の外部端には、図１の電線１０９、１１０となるリード線９１１が設けられている。管路の外側に出る管路外部９０２は管路側に向かって断面積が大きくなっている。逆に、管路の内側に入る管路挿入部９０１は、管路の内部に向かって断面積が小さくなっている。
電極栓９００を管路内に挿入した時、管路の端部および内部に押し当てられる部分は電極構造体９０３よりもさらに柔らかい軟質ゴム等の柔軟材９０６で覆われている。これによって、管路と塞栓の隙間を塞ぐとともにケーブル通過部を締め付ける働きを得ることができる。
図９−２に電極栓を管路に挿入した状態が示される。電極栓９００の細い側、即ち管路挿入部９０１が管路の内側に挿入される。管路挿入部９０１は管路内部に向かって細くなっており、挿入を容易くするとともに、管路の端に近い部分の径を管路の内径より多少太くしておくことにより、隙間無く管路を塞ぐことができる。また、このことによりケーブル通過部の径を細くする力が働き、ケーブル通過部内壁の柔軟材が圧縮されて、ケーブルとケーブル通過部内壁との間の隙間を埋めることができる。
【００２６】
図１０は探査対象の管路内にケーブルが敷設されていな例等の理由により、ケーブルを通す必要が無い場合に用いられる電極栓の例である。同図の電極栓１０００の構造体１００３は変形が可能な部材により構成されており、管路挿入部１００１と、管路外部１００２からなる。また、構造体１００３の内部を給液路１０１０と電極棒１００８が貫通している。電極棒１００８の管路挿入部１００１側には電極１００７が、管路外部１００２側にはリード線１０１１が設けられている。給液路１０１０の管路外部１００２側は給液管１００９となっている。また、構造体１００３が管路およびに管路の端部と接する部分は柔軟材が取り付けられており、管路内に挿入した際に管壁等と密着する構成となっている。同図に示される電極栓は図９−１に示される電極栓の電極栓ケーブル通過部９０４とそのためのスリット９０５が省略されている。
【００２７】
［塞栓支持機構］
図１１−１および図１１−２は、例えば図１の塞栓支持機構１０２、１０４の例である。同図に示される塞栓支持機構１１００は塞栓あるいは電極栓を保持するための保持部１１０１、保持するための反力を得るために作業抗の壁面等に押し当てる脚部１１０２、管路端の間の距離を埋める脚柱および長さ調節部１１０３から構成されている。保持部１１０１は外に開いた容器状をしており、内側断面は脚部側に向かって狭くなっている。また、保持部１１０１にはケーブル、給液管、電極棒を逃げるための割り１１０６が設けてある。保持部１１０１の形状は、電極栓あるいは塞栓に合わせてあり、やや断面を狭くするとともに、保持部を電極栓や塞栓に押し付ける力が、塞栓を中心軸に向かって締め付ける方向の分力が作用する形状とする。例えば、塞栓、電極栓の形状を円錐とした場合、脚部の内側も同じ傾きの円錐としておくことにより、このような機能を持つ構造とすることができる。
長さ調節部１１０３は管路端部と壁面との間の距離に塞栓支持機構の長さを調節する働きとともに保持部１１０１に塞栓あるいは電極栓を締め付ける力を加える働きを持つ。長さの調節は、油圧やネジ等による機構を用いればよい。
図１１−２は、塞栓あるいは電極栓を管路の端部あるいは地山(図９−２、９２０等)に締め付けるため、塞栓支持機構１１００の保持部１１０１により塞栓あるいは電極栓の管路外部（例えば、図９−１の管路外部９０２）を保持する状態を示すものである。
【００２８】
［塞栓］
図１２、図１３は例えば図３に示される塞栓３０３の例である。被探査管路の一部が導電性の場合、非導電性管路側から供給された交流電流は埋設管路の導電性部分から大地に流れ出し、大地に埋め込んだ接地電極を介して交流電流供給手段に帰還する。従って、被探査管路の非給電側を塞ぐ栓には電流帰還用の電線を接続する必要なく、栓には電極および電極棒を設ける必要がない。
図１２はケーブルが通過する必要がある塞栓の構造例であり、例えば図３の塞栓３０６、あるいは図４の塞栓４０４に使用されるものである。図１２の(ｂ)は側面図であり(ａ)は(ｂ)に対する左側面図、(ｄ)は上面図であり(ｃ)は(ｄ)に対する左側面図である。
塞栓１２００は管路内に挿入される管路挿入部１２１１と管路外に位置する管路外部１２１２からなっている。塞栓１２００の本体を構成する塞栓構造体１２０１は、ゴムなどの樹脂製で変形が可能である。管路内には敷設されているケーブルが通っていためのケーブル通過部１２０４がある。塞栓構造体１２０１の表面からケーブル通過部１２０４に達するスリット１２０５があり、スリット１２０５を押し開いてケーブルを通すことができる。塞栓構造体１２０１には給液路１２０２があり、給液管１２０３に繋がっている。給液管１２０２と給液路１２０３を通して導電性液体が管路内に注入される。管路の外側に出る構造体の管路外部１２１２は管路側に向かって断面積が大きくなっている。逆に、管路の内側に入る管路挿入部１２１１は、管路の内部に向かって断面積が小さくなっている。
図１３は、塞栓にケーブルを通す必要が無い場合に用いられるものの例である。構造体１３０１は変形が可能な部材により構成されており、管路挿入部１３１１と、管路外部１３１２からなる。また、構造体１３０１の内部を給液路１３０２が貫通し、管路外部側は給液管１３０１となっている。また、構造体１３０１が管路およびに管路の端部と接する部分は柔軟材が取り付けられており、管路内に挿入した際に管壁等と密着する構成となっている。
【００２９】
［交流磁界検出手段］
図１４に交流磁界検出手段の概念が示されている。交流磁界検出手段１４００は、磁気センサ１４０１と位置検出・送り機構１４０２とにより構成される。
磁気センサ１４０１の種類は、磁界のベクトルとしての３成分、磁界ベクトルのいくつかの成分、磁界の大きさなど、磁界をどのように検出するかによって異なる。例えば、管路の位置推定に磁界の３成分を用いる場合は、３軸コイルや３軸のフラックスゲート磁気センサなど３軸の交流磁気センサが必要である。
位置検出・送り機構１４０２は、磁気センサ１４０１を移動させる機能と、位置検出・送り機構１４０２に固定された座標系での磁気センサの位置を検出する機能を持つ。パルスモータ等に用いた送り機構、人手によるセンサの移動と直線エンコーダによる位置検出を組み合わせたものなどが可能である。
図１の５５で示されるように、交流電流供給手段から非導電性管路に流す交流電流の位相に関する情報を得ることにより、交流磁界検出手段は、供給交流電流と同位相および逆位相の交流磁界を選択的に検出することができる。これにより、交流電流供給手段が供給した電流に由来する磁界を選択的に検出することになり、
(１)信号対雑音比が向上する、
(２)交流磁界を検出する場合に問題となる磁界ベクトルの±180°の方向の曖昧さが無くなる、
という利点がある。
【００３０】
［交流磁界の測定法］
図１５は交流磁界検出手段を移動しながら交流磁界を測定する測線の例を示す図である。管路１５０２に沿った複数の地点で管路にほぼ垂直な方向に交流磁界検出手段を移動しながら交流磁界を測定する測線１５０３を設けて測定データを取得する。複数の測線１５０３に沿った測定によって得られた磁界データと測定位置を基に管路の位置の推定を行う。管路の長手方向に離れた複数の位置で測定を行うことによって、電流の方向に対する推定誤差を少なくすることができる。
【００３１】
［位置推定手段］
位置推定手段は、少なくとも
(１)交流磁界検出手段により得た測定位置と測定交流磁界の位置のデータを記録するデータ記録手段
(２)記録したデータをもとに管路の位置を推定するための計算手段
(３)推定結果を表示するための出力表示手段
(４)データの記録、推定の遂行、結果の表示を制御するための推定制御手段
を含む。さらに、
(５)位置の推定結果を記録するための手段（データ記録手段と兼用）
を備えることができる。
CPU、メモリ、磁気ハードディスク、キーボード、マウス、ディスプレイなど標準的な装備のパーソナルコンピュータに、交流磁界検出手段の中の位置エンコーダが出力する位置情報を受信するためのインターフェイス、磁気センサの出力をデジタル化するA/D変換器を組み込み、位置推定用のソフトウェアを組み込んだものが1例である。
【００３２】
［位置推定法］
図１あるいは図３に示した構成のように、電流が流れる管路が１本のみの場合は、大地に流れる帰還電流が集中してくる接地点の近傍を除けば、既に多くの位置推定方法が考案されている。また、磁界の水平方向成分の強度が最大になる点をサーチコイルで探して、地表面に投影した管路の位置を推定し、同磁界成分の強度から管路の深さを推定する商用化されている方法を用いることができる。
しかし、複数の管路や電線に同時に電流が流れている場合は、これらの電流を同時に考慮して対象管路の位置を推定するか、あるいはこれらの電流の影響を除去してから対象管路の位置を推定する必要がある。
このような管路位置の推定法について説明する準備として１本の電線に電流が流れている場合に発生する磁界を求めておく。以下、図１６に基づいて磁界を求め方法を述べる。
電流が無限遠方から流れてきて無限遠方に流れ去ると仮定する。電流の経路が方程式
【数１】
2007163270.tif 000003
で表され、その大きさをIとする。この電流が点Ｐ:ｐに作る磁界Ｈは
【数２】
2007163270.tif 000004
で与えられる。
【００３３】
経路が
【数３】
2007163270.tif 000005
で与えられる複数の線路があり、それぞれに電流Ｉ0, Ｉ1, … ＩM-1が流れているときの磁界Ｈは
【数４】
2007163270.tif 000006
となる。ところで、ｂmの選び方には任意性がある。大地に座標系を固定し、大地に固定する座標系のｘ軸を管路の方向にほぼ平行に設定する。このとき同座標系のｘ=0における切片
【数５】
2007163270.tif 000007
をｂmとする。
電流値Ｉmと方向ベクトルａmは独立でないから、方向ベクトルルａmのノルムを電流値に等しくとる。つまり、
【数６】
2007163270.tif 000008
とする。したがって、未知数はａmの３成分、ｂmの2成分で、電流１個あたり５個になる。
【００３４】
［電流の大きさ、位置、方向とも全て未知数の場合］
多数の測定点ｐnにおいて磁界を測定し、それをＨM(ｐn)とし、これらの点における磁界の推定値をＨE(ｐn)とするとき、
【数７】
2007163270.tif 000009
により、電流の位置、方向、大きさを求める。ここで、 
2007163270.tif 000010
は未知数ｘの関数Ｆ(ｘ)を最小にするｘを求めることを表す。
【００３５】
［電流の大きさが既知であり、位置と方向が未知数の場合］
電流大きさと向き（符号）が既知であるから、電流１個に付き１個の未知数が減る。電流の方向ａmのうちのどれを消去しても良いが、電流がｘ軸にほぼ平行であること、電流の向きが分かっていることから、
【数８】
2007163270.tif 000011
とすれば、平方根をとることによる符号の曖昧さが無くなる。
多数の測定点ｐnにおいて磁界を測定し、それをＨM(ｐn)とし、これらの点における磁界の推定値をＨE(ｐn)とするとき、
【数９】
2007163270.tif 000012
により、電流の位置、方向を求める。
【００３６】
［電流の大きさと帰還電流の位置と方向が既知である場合］
測定対象である非導電性管路を流れる電流に対する添え字を0とする。すると、帰還電流により測定点ｐnに発生する磁界ＨR(ｐn)は
【数１０】
2007163270.tif 000013
このとき、
【数１１】
2007163270.tif 000014
により、非導電性管路の位置と方向を推定する。
【００３７】
［求解法］
求解法の式(7)、(9)で用いられる評価関数Ｆ(ａ0, … ａM, ｂ0, … ｂM )は多数の極小値を持つ。電流の数が多い場合や、測定磁界の雑音や測定位置の誤差が無視できない場合、さらにこの傾向が強い。雑音が大きい場合は式(11)の評価関数も極小値を多数持つようになる。したがって、磁界測定データの雑音と測定位置の誤差が無視できる場合でも、真の位置に近い初期値から推定を開始しない限り、真の解でない極小値に収束してしまう。
さらに、実際の管路探査では、作業の安全性を考慮すると十分な電流を流すことができるとは限らない。管径数10mmで長さ100m〜300mの管路に塩水を満たした場合の抵抗値は10キロオーム以上になる。安全な印加電圧で管路に流せる電流は数mA程度である。したがって、雑音を無視できる状態で磁界を測定できる状況はほとんど期待できない。
このように雑音が多い条件下では、大域的な最小値が電流の真の位置や方向と一致するとは限らない。したがって、ジェネティックアルゴリズム的な方法も必ずしも十分な推定精度が得られるとは限らない。
雑音がランダムな測定誤差を与える場合、また、測定値の誤差がランダムである場合、平均的に見れば、真の電流の位置や方向の周辺にある極小値に解が収束した場合の推定誤差は、解が真の方向や位置から離れた極小値に収束した場合に比べて小さい。そこで、
(1) 未知数ａ0, … ａM-1, ｂ0, … ｂM-1 の与えられた初期値に対して、適当な振幅を持つランダムな変動Δａ0, … ΔａM-1, Δｂ0, … ΔｂM-1を与えて、１回以上のＫ回の推定を行う。このときの推定誤差をｅ(0), … ｅ(K-1)、推定値を 
2007163270.tif 000015
とする。
(2) 推定誤差をｅ(0), … ｅ(K-1)のうちで所定の条件を満たすＬ個の番号を改めて付け直して、推定誤差を 
2007163270.tif 000016
とする。これに対応する推定値を
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とする。
(3) 与えられた定義域で非負である適当な関数ｗ(x)を用意する。この関数により重みｗi, i=0, … L-1を
【数１２】
2007163270.tif 000018
を作る。
(4) この重みを用いて、
【数１３】
2007163270.tif 000019
を方向および位置の平均的な推定値とする。
(5) 複数の推定値から選択するための所定の条件を、推定誤差が小さい方からＬ個選ぶこととする。
(6) 複数の推定値から選択するための所定の条件を、推定誤差ｅ(0), … ｅ(K-1)の平均値を<ｅ>とするとき、適当な係数を として、
【数１４】
2007163270.tif 000020
とする。
(7) 重み計算用の関数ｗ(ｘ) が
【数１５】
2007163270.tif 000021
である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、地中に埋設された非導電性の管路を探査するものであり、管路に注入された導電性を液体に交流電流を流し、交流電流から発生する誘導磁界を磁気センサによって走査し、誘導磁界が最大になる場所を探して管路の位置を特定するものである。従来の方法では管路に流れる電流を帰還させるための電線を、探査場所から十分に離しておく必要がある。しかし、高速道路等の環境では、測定作業用のスペースは限られており、帰還電流用の電流を十分に離して設置することは通常困難であり、帰還電流の誘導磁界により管路の位置を正確に予測することが困難であった。
本発明は、 探査対象の管路に注入された導電性液体に流す電流の帰還路として大地あるいは探査対象の管路と平行して埋設された金属性管路を使用するものである。探査電流の帰還路を大地とすることにより、帰還電流は大地の極めて広い範囲に広がって流れ、帰還電流による影響は極めて小さなものとなり、地表で測定される磁界は管路内の導電性液体を流れる交流電流よって発生する誘導磁界を確実かつ正確に検出することが可能となる。また、探査電流の帰還路を探査対象の管路と平行して埋設された金属性管路とすることにより、地表で観測される磁界は探査対象の管路と電流の帰還路として利用した金属性管路からのものとし、極めて容易に探査対象の管路を推定することが可能となる。
また、本発明の他の構成によれは、帰還路としての電線を地上に張る場合、帰還路の電線の位置と電流から電線が発生する磁界を算出し、測定磁界から差し引くことにより、単一の電流路に電流が流れているという仮定の下に管路の位置を推定する。当該構成によれば、地上に張る帰還路としての電線を探査対象の非導電製管路から十分に離すことができない場合であっても、極めて容易に探査対象の管路を推定することが可能となる。  
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１に係る管路の探査方法を示す図
【図２】実施例２に係る管路の探査方法を示す図
【図３】実施例３に係る管路の探査方法を示す図
【図４】実施例４に係る管路の探査方法を示す図
【図５】実施例５に係る管路の探査方法を示す図
【図６】実施例６に係る管路の探査方法を示す図
【図７】実施例７に係る管路の探査方法を示す図
【図８】実施例８に係る管路の探査方法を示す図
【図９−１】本発明の探査方法に用いられる電極栓の第１の例を示す図
【図９−２】本発明の探査方法に用いられる電極栓の第１の例を示す図
【図１０】本発明の探査方法に用いられる電極栓の第２の例を示す図
【図１１−１】本発明の探査方法に用いられる塞栓支持機構の例を示す図
【図１１−２】本発明の探査方法に用いられる塞栓支持機構の例を示す図
【図１２】本発明の探査方法に用いられる塞栓の第１の例を示す図
【図１３】本発明の探査方法に用いられる塞栓の第２の例を示す図
【図１４】本発明の探査方法に用いられる交流磁界検出手段の例を示す図
【図１５】交流磁界検出手段による交流磁界の検出の例を示す図
【図１６】本発明の探査方法に用いられる管路位置の推定法を説明する図
【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９−１】
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【図９−２】
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【図１０】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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