(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中埋設管の損傷監視装置において、
埋設管の少なくとも一点以上の発信地点から、直流信号にＭ系列信号を重畳した重畳信号を発信する重畳信号発信部と、
前記重畳信号を受信する重畳信号受信部と、
前記重畳信号受信部で受信した信号を演算する処理部と、
前記処理部で演算した値と、埋設管に損傷がない場合における基準値との比較を行う比較部と、
前記比較部における比較結果に応じて埋設管の損傷を判定する判定部と、
を含み、
前記発信地点のマイナス側端子を埋設管に接続し、かつ前記発信地点に参照電極を設け、前記マイナス側端子と前記参照電極の電位が一定となるように制御することを特徴とする埋設管の損傷監視装置。
【請求項２】
前記重畳信号は、印加電圧が０．１Ｖ〜６０Ｖである直流信号に、基本周波数が１Ｈｚ〜１０００Ｈｚ、振幅が０．１〜１０ＶであるＭ系列信号を重畳した重畳信号であることを特徴とする請求項１に記載の埋設管監視装置。
【請求項３】
前記比較部は、Ｍ系列信号の相関ピーク値の変化による、埋設管の管内電流または接地抵抗と、埋設管に損傷がない場合におけるこれらとを比較するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の埋設管損傷監視装置。
【請求項４】
前記重畳信号発信部は、少なくともＭ系列信号発生器と高整流直流信号発生器とを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の埋設管損傷監視装置。
【請求項５】
地中埋設管の損傷監視方法であって、
埋設管の少なくとも一点以上の発信地点から直流信号にＭ系列信号を重畳した重畳信号を発信し、
前記重畳信号を、前記発信地点、または埋設管の離れた地点で受信し、
前記受信信号を演算し、
前記演算値と、埋設管に損傷がない場合における基準値とを比較し、
前記比較結果に応じて損傷の有無を判定するとともに、
前記発信地点のマイナス側端子を埋設管に接続し、かつ前記発信地点に参照電極を設け、前記マイナス側端子と前記参照電極の電位が一定となるように制御することを特徴とする埋設管損傷監視方法。
【請求項６】
前記重畳信号は、印加電圧が０．１Ｖ〜６０Ｖである直流信号に、基本周波数が１Ｈｚ〜１０００Ｈｚ、振幅が０．１Ｖ〜１０ＶであるＭ系列信号を重畳した重畳信号であることを特徴とする、請求項５に記載の埋設管損傷監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は埋設管損傷監視装置に関し、さらに具体的には埋設管の損傷監視と埋設管の腐食防止を同時に行うことができる埋設管損傷監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に埋設される埋設管は、掘削工事における掘削機械により損傷を受ける場合があり、埋設管が損傷を受けると土壌との接触等により埋設管の腐食が進行してしまう。このため埋設管の損傷をいち早く検出する必要があり、埋設管の損傷を監視するための各種方法が検討されている。
【０００３】
このような埋設管の損傷発生を監視する方法としては、埋設管の送信部から監視用交流信号を常時印加し、これを送信部から離れた受信部において常時受信して、その抵抗値が基準値より低下した場合には警報を出す方法が挙げられる。
【０００４】
また、埋設管塗覆装に既存の損傷があり、土壌と埋設管鋼面が接触している場合、埋設管から土壌には腐食電流が流出し、埋設管が腐食する危険性がある。
【０００５】
このような腐食電流の流出による埋設管の腐食を防止する方法としては、外部電源装置から地中に埋設した電極に、埋設管に流出する腐食電流に対応する電気防食直流信号を印加することで電気化学的に埋設管の腐食を防止する方法が挙げられる。
【０００６】
このように、現状においては埋設管の損傷監視と埋設管の腐食防止を行うために、埋設管に上記損傷監視信号と電気防食直流信号それぞれの信号を別々に印加している。
【０００７】
しかしながら、損傷監視信号と電気防食信号を別々に印加した場合、電気防食直流信号が完全な直流信号ではなく周波数成分を有しているため損傷監視用信号と干渉し、埋設管損傷監視において電気防食直流信号はノイズ源となってしまう。これにより、埋設管に損傷がない場合であっても電気防食信号の影響により、損傷監視信号から得られる抵抗値は変動し、変動値が基準値を超えることで誤報が発生する問題が生じ得る。
【０００８】
このようなノイズの影響による誤報発生を防止する方法として、特許文献１には、受信電圧をデジタル量に変換し移動平均処理を行った後に、現在と過去の時点との値を比較することで受信電圧の変化を検出する技術について開示されている。特許文献２には埋設管に接続している排流器と並列に通過フィルタを接続することでノイズを低減する技術について開示がされている。
【特許文献１】特開平９−３３４７４号公報
【特許文献２】特開平７−５５７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば、計測データをデジタル値に変換し、移動平均処理によるノイズ低減を行っているが、移動平均処理を行うことにより、計測値の変化が穏やかになり、埋設管の損傷が短時間の場合には、損傷を見落とす恐れがある。特許文献２に開示された技術によれば、排流器にフィルタを挿入することでノイズ低減を図ることはできるが、排流器は回路抵抗を大きくすることはできないことから完全なフィルタができず、ノイズ低減の観点からは十分とはいえない。
【００１０】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、重畳信号を埋設管に印加することで、埋設管の損傷監視におけるノイズの発生を防止し、埋設管の損傷がない場合であってもノイズの影響により生ずる誤報の発生を防止できる。さらには重畳信号により埋設管の腐食防止をも同時に行うことができる埋設管損傷監視装置を提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するための本願発明の埋設管監視装置は、地中埋設管の損傷監視装置において、埋設管の少なくとも一点以上の発信地点から、直流信号にＭ系列信号を重畳した重畳信号を発信する重畳信号発信部と、前記重畳信号を受信する重畳信号受信部と、前記重畳信号受信部で受信した信号を演算する処理部と、前記処理部で演算した値と、埋設管に損傷がない場合における基準値との比較を行う比較部と、前記比較部における比較結果に応じて埋設管の損傷を判定する判定部と、を含み、前記発信地点のマイナス側端子を埋設管に接続し、かつ前記発信地点に参照電極を設け、前記マイナス側端子と前記参照電極の電位が一定となるように制御することを特徴とする。
【００１２】
また、前記重畳信号は、印加電圧が０．１Ｖ〜６０Ｖである直流信号に、基本周波数が１Ｈｚ〜１０００Ｈｚ、振幅が０．１〜１０ＶであるＭ系列信号を重畳した重畳信号であってもよい。
【００１３】
また、前記比較部は、Ｍ系列信号の相関ピーク値の変化による、埋設管の管内電流または接地抵抗と、埋設管に損傷がない場合におけるこれらとを比較するものであってもよい。
【００１４】
また、前記重畳信号発信部は、少なくともＭ系列信号発生器と高整流直流信号発生器とを含んでいてもよい。
【００１５】
前記課題を解決するための本願発明の埋設管損傷監視方法は、地中埋設管の損傷監視方法であって、埋設管の少なくとも一点以上の発信地点から直流信号にＭ系列信号を重畳した重畳信号を発信し、前記重畳信号を、前記発信地点、または埋設管の離れた地点で受信し、前記受信信号を演算し、前記演算値と、埋設管に損傷がない場合における基準値とを比較し、前記比較結果に応じて損傷の有無を判定するとともに、前記発信地点のマイナス側端子を埋設管に接続し、かつ前記発信地点に参照電極を設け、前記マイナス側端子と前記参照電極の電位が一定となるように制御することを特徴とする。
【００１６】
また、前記重畳信号は、印加電圧が０．１Ｖ〜６０Ｖである直流信号に、基本周波数が１Ｈｚ〜１０００Ｈｚ、振幅が０．１Ｖ〜１０ＶであるＭ系列信号を重畳した重畳信号であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来から用いられている埋設管の腐食防止信号と、損傷監視信号を夫々別々に埋設管に印加するのではなく、直流信号にＭ系列信号を重畳した重畳信号を埋設管に印加することで、埋設管の腐食防止と埋設管の損傷監視を一つの信号で行うことができることから、ノイズ源であった腐食防止信号を発信するための外部電源装置を用いることなく損傷監視を行うことができる。これにより、損傷監視信号にて測定される埋設管の接地抵抗が上がり、埋設管が損傷したときの埋設管の接地抵抗の差が大きくなるとともに、ノイズによる埋設管の接地抵抗の変動をなくすことができる。換言すれば、本発明は、一つの信号で埋設管の腐食防止と埋設管の損傷監視を行うことができることを特徴とし、これにより損傷の有無をより正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
まずはじめに、本願の埋設管損傷監視装置について、図面を用いて具体的に説明する。
【００１９】
図１は本願発明の埋設管損傷監視装置を概念的に示したものである。図１に示すように重畳信号発信部１１は埋設管１０に、直流信号にＭ系列信号を重畳した重畳信号を印加するものであり重畳信号発信部１１のプラス側端子を通電電極１４に接続するとともに、マイナス側端子２１を埋設管１０に接続して構成されている。重畳信号受信部１９は、第一信号受信部１２と第二信号受信部１３とから構成され、第一信号受信部１２は、地中に埋設された照合電極１５と埋設管１０の各検出地点に接続され、各検出地点において埋設管１０のＭ系列管対地電位信号を受信する。第二受信部１３は各計測区間ごとに埋設管１０のＭ系列管対管電位を受信するものであり、処理部１６において埋設管１０の導体抵抗で除すことでＭ系列管内電流を算出することができる。例えば、埋設管１０の検出区間Ｐ１に接続されたＱ１とＱ２との間の埋設管のＭ系列管対管電位信号を測定し、Ｑ１とＱ２の間の導体抵抗で除してＭ系列管内電流を算出することができる。処理部１６は前記第一受信部１２、及び第二受信部１３で受信した信号からＭ系列接地抵抗を演算するために設けられている。比較部１７は処理部１６で演算したＭ系列接地抵抗と、埋設管に損傷がない場合のＭ系列接地抵抗の基準値とを比較するために設けられている。判定部１８は前記処理装置１７で比較した比較結果に応じて埋設管の有無を判定するために設けられている。
【００２０】
本願発明は、重畳信号発信部１１から、Ｍ系列信号と直流信号を重畳した一の信号を埋設管１０に印加することで、外部電源を用いることなくノイズの影響の無い信号を得ることができ、これにより埋設管の腐食防止と、埋設管の損傷監視を一度に行うことができることに特徴を有している。従って、第一信号受信部１２で管対地電位信号を受信することができ、第二信号受信部１３で管対管電位信号を受信することができ、第一信号受信部１２及び第二信号受信部で得られた信号からＭ系列管対地電位、Ｍ系列管対管電位、Ｍ系列接地抵抗、直流管対地電位、直流管対管電位、直流接地抵抗等の各種信号を測定することができ、これらの計測値と埋設管に損傷がない場合における基準値との比較をし、比較結果に応じて損傷の有無を判定する各種手段や装置については特に限定されることはなく、従来公知のそれを適宜用いることができる。例えば、第一信号受信部１２及び第二信号受信部１３の設置箇所は図示するように埋設管１０に沿って各地点ごとにＲ１、Ｒ２、・・・Ｒｎや、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３・・・Ｑｎのように複数地点に設置してもよい。
【００２１】
また重畳信号発信部１１において、信号受信部１９を設置し、第一信号受信部１２で管対地電位信号を受信するとともに、第二信号受信部１３で管対管電位信号を受信する代わりに重畳信号発信部１１の出力電流を測定してもよい。
【００２２】
また、重畳信号発信部１１において、参照電極２０を設けマイナス側端子２１と参照電極の電位を一定となるように設定しても良い。マイナス側端子２１と参照電極間２０を定電位制御することで、直流管対地電位や、Ｍ系列管対地電位は一定となり、より正確にＭ系列接地抵抗やＭ系列管対管電位を測定することができる。
【００２３】
次に本願発明の特徴である直流信号にＭ系列信号を重畳させた重畳信号について説明する。前述したように埋設管塗覆装に損傷があり、土壌と埋設管鋼面が接触している場合、埋設管から土壌に腐食電流が流出し、埋設管が腐食する危険性がある。このように埋設管から土壌へ腐食電流が流出しないよう、土壌に対して埋設管の電位を、電気防食管理基準値より下げることで埋設管の腐食を防止することが可能となる。従って、このような観点から、前記直流信号は損傷監視信号が重畳した場合の管対地電位の瞬間最大値が電気防食管理基準値よりマイナス側となるような直流信号であることがより好ましい。このような直流信号としては０．１Ｖ〜６０Ｖを印加する直流信号が挙げられる。
【００２４】
Ｍ系列信号は、基本周波数をもつ擬似ランダム信号であり、擬似ランダム信号の相関ピーク値の変化による管対地電位、管内電流、接地抵抗の変化により、埋設管１０の損傷を監視するために設けられる。このような観点からＭ系列信号は、基本周波数が１Ｈｚ〜１０００Ｈｚであり、振幅が０．１Ｖ〜１０ＶのＭ系列信号であることが好ましい。このような範囲内のＭ系列信号は商用周波数成分との弁別および交流腐食発生防止の点で有効である。
【００２５】
次に、直流信号にＭ系列信号を重畳する方法について説明する。
【００２６】
直流信号にＭ系列信号を重畳する方法としては、直流信号にＭ系列信号を重畳させることができるものであれば、その方法については特に限定されることはなく、従来公知の方法を適宜選択することができる。直流信号にＭ系列信号を重畳させる方法として例えば、高整流直流信号発生器とＭ系列信号発生器を組み合わせる方法が挙げられる。
【００２７】
このように直流信号にＭ系列信号を重畳した一の重畳信号を埋設管に印加することで、直流信号の効果により、埋設管の防食効果を図ることができ、Ｍ系列信号の効果により、埋設管の損傷監視を行うことができる。また、一の重畳信号で腐食防止と損傷監視を行うことができることから、ノイズ発生要因であった外部電源装置を用いずノイズの影響のない各種信号を得ることができる。これによりノイズの影響による誤報の発生も防止することが可能となる。
【実施例】
【００２８】
本発明の埋設管監視装置を、実施例を用いてさらに具体的に説明する。
【００２９】
図２は重畳信号発信部１１において、Ｍ系列信号発生器３０を高整流直流信号発生器３２に接続し直流信号にＭ系列信号を重畳させた重畳信号を通電するための通電装置を示す図であり、図３は図２の通電装置を埋設管１０に設置した図である。
【００３０】
高整流直流信号発生器３２の通電電極１４をプラス側端子に接続し、マイナス側端子２１を埋設管に接続し、参照電極２０を亜鉛照合電極２２に接続し、マイナス側端子２１と参照電極間２０が−１．５Ｖ一定となるように設定した。また高整流直流信号発生器３２の外部入力端子にはＭ系列信号を入力し、このときアンプ３１でＭ系列印加電圧が４Ｖになるように調整し、模擬損傷を与えた場合の、Ｍ系列管対地電位、Ｍ系列管対管電位、Ｍ系列管内電流、Ｍ系列接地抵抗、直流管対地電位の各種測定を行った。また、比較例として外部電源装置とＭ系列信号を並列に印加した場合の各種測定を行った。埋設管１０に重畳信号発信部１１から直流信号とＭ系列信号を重畳した重畳信号を印加した場合の各種測定結果を図４に、路線に外部電源装置とＭ系列信号を並列にそれぞれ印加した場合の各種測定結果を図５に示す。
【００３１】
図４から明らかなように、高整流直流電源装置３２にて直流信号とＭ系列信号を重畳した信号を印加した場合には、直流管対地電位ｅ（ｉ）とＭ系列管対地電位ａ（ｉ）は、ほぼ一定に保たれている。これは、高整流直流電源装置３２においてマイナス側端子２１と参照電極２０の電位が定電位制御されているためである。また、直流管対地電位ｅ（ｉ）が電気防食管理基準値よりマイナスの電位となっていることから、直流信号にＭ系列信号を重畳した重畳信号を埋設管１０に印加することで腐食防止効果を図ることができることが確認された。
【００３２】
また図４と図５を比較すると明らかなように、比較例である図５のＭ系列管対管電位ｂ（ｉｉ）、Ｍ系列管内電流ｃ（ｉｉ）、及びＭ系列接地抵抗ｄ（ｉｉ）は、外部電源装置から印加される直流信号の影響によりノイズによる変動が生じ、損傷の程度が低い場合には、Ｘ（ｉｉ）、Ｙ（ｉｉ）に示すように管対管電位及び管内電流の増加、及び接地抵抗の低下は、損傷がない場合の変動の範囲内となってしまい損傷を検知することができない。一方、直流信号とＭ系列信号を重畳した信号を埋設管１０に印加した場合には、埋設管１０の損傷の程度が低い場合でも、Ｘ（ｉ）、Ｙ（ｉ）に示すように損傷による管対管電位及び管内電流の増加、及び接地抵抗の低下は、ノイズの影響をほとんど受けることなく、管対管電位及び管内電流の増加、及び接地抵抗の低下を、埋設管１０の損傷がない場合の基準値と比較することで損傷を正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】埋設管損傷監視装置を概念的に示した図である。
【図２】直流信号にＭ系列信号を重畳させた重畳信号を通電するための通電装置を示す図である。
【図３】図２の通電装置を埋設管に設置した図である。
【図４】重畳信号印加時の各測定値を示す図である。
【図５】外部電源による直流出力時の各測定値を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０…埋設管
１１…重畳信号発信部
１２…第一信号受信部
１３…第二信号受信部
１４…通電電極
１５…照合電極
１６…処理部
１７…比較部
１８…判定部
１９…信号受信部
２０…参照電極
２１…マイナス側端子
３０…Ｍ系列信号発信機
３１…アンプ
３２…高整流直流電源装置
【図１】
0005012573.tif 000002
【図２】
0005012573.tif 000003
【図３】
0005012573.tif 000004
【図４】
0005012573.tif 000005
【図５】
0005012573.tif 000006