(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視用送信部において埋設管に常時印加する監視用交流信号を、監視用受信部において常時受信し、受信した監視用交流信号と埋設管に損傷がない場合における基準値とを比較し、その変動により埋設管の損傷を監視する埋設管損傷監視方法において、
監視用受信部において受信した前記監視用交流信号が埋設管に損傷がない場合における基準値から変動した場合には、確認用送信部から該埋設管に確認用直流信号を一定電圧で印加し、確認用受信部において得られる出力電流値または回路抵抗値と、埋設管に損傷がない場合における出力電流値または回路抵抗値と、の比較を行うことで埋設管の損傷の有無を判定することを特徴とする埋設管損傷監視方法。
【請求項２】
前記確認用送信部から印加される確認用直流信号が、６０Ｖ以下の直流電圧であることを特徴とする請求項１に記載の埋設管損傷監視方法。
【請求項３】
埋設管の送信点から監視用交流信号を常時印加する第一の送信手段と、前記監視用交流信号を常時受信する第一の受信手段と、受信した監視用交流信号と損傷がない場合における基準値との変動を比較する第一の比較手段と、前記第一の比較手段における比較結果に応じて確認用直流信号を印加する第二の送信手段と、前記確認用直流信号を受信する第二の受信手段と、前記第二の受信手段で得られる情報と埋設管に損傷がない場合における基準値との変動を比較する第二の比較手段と、を含むことを特徴とする埋設管損傷監視装置。
【請求項４】
前記埋設管損傷監視装置は、前記確認用直流信号印加時に監視用交流信号の送信と確認用直流信号の送信、及び監視用交流信号の受信と確認用直流信号の受信と、を切替える切替え手段を含むことを特徴とする請求項３に記載の埋設管損傷監視装置。
【請求項５】
前記確認用直流信号が、６０Ｖ以下の直流電圧であることを特徴とする請求項３または４に記載の埋設管損傷監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は埋設管損傷監視方法および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を監視する一般的な方法としては、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。しかしながら受信部において得られる抵抗値は防食設備や交流誘導のノイズによる変動が大きく、埋設管に損傷がない場合であっても、ノイズの影響による抵抗値の変動が基準値よりも低下してしまうことがあり、これにより誤報が発生する問題が生じている。
【０００４】
このような誤報を防止する方法として、特許文献１には商用交流信号と監視用交流信号を同期化することでノイズ信号との分別をする技術について開示がされている。特許文献２には監視用交流信号の受信部を２箇所設けることにより測定精度を向上する技術について開示がされている。特許文献３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。また特許文献４には
受信電圧をディ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１】特開平７-１２８１８９号公報
【特許文献２】特開平７-１２８２７２号公報
【特許文献３】特開平７-５５７５１号公報
【特許文献４】特開平９-３３４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば交流信号を同期化することにより、交流信号とノイズ信号との分別はできるがノイズにより計測値は変動しやすく、計測値が基準値より低下することで誤報を出す恐れがある。また、特許文献２に開示された技術によれば交流信号の受信箇所を２箇所とすることで受信精度は向上するが、いまだノイズによる変動は生じ得るため前述した誤報を出す恐れがある。特許文献３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。特許文献４に開示された技術によれば受信電圧の移動平均の現在値と過去値を比較することでノイズの影響を小さくすることができるが、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。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ノイズの影響により埋設管に損傷が無い場合であっても生じ得る誤報を防止し、また、埋設管の損傷が短時間であっても損傷を正確に検知することができる埋設管損傷監視方法および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】
【０００７】
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、監視用送信部において埋設管に常時印加する監視用交流信号を、監視用受信部において常時受信し、受信した監視用交流信号と埋設管に損傷がない場合における基準値とを比較し、その変動により埋設管の損傷を監視する埋設管損傷監視方法において、監視用受信部において受信した前記監視用交流信号が埋設管に損傷がない場合における基準値から変動した場合には、確認用送信部から該埋設管に確認用直流信号を一定電圧で印加し、確認用受信部において得られる出力電流値または回路抵抗値と、埋設管に損傷がない場合における出力電流値または回路抵抗値と、の比較を行うことで埋設管の損傷の有無を判定することを特徴とする。
【０００８】
また、前記確認用送信部から印加される確認用直流信号が、６０Ｖ以下の直流電圧であってもよい。
【０００９】
前記課題を解決するための本願発明の埋設管損傷監視装置は、埋設管の送信点から監視用交流信号を常時印加する第一の送信手段と、前記監視用交流信号を常時受信する第一の受信手段と、受信した監視用交流信号と損傷がない場合における基準値との変動を比較する第一の比較手段と、前記第一の比較手段における比較結果に応じて確認用直流信号を印加する第二の送信手段と、前記確認用直流信号を受信する第二の受信手段と、前記第二の受信手段で得られる情報と埋設管に損傷がない場合における基準値との変動を比較する第二の比較手段と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、前記埋設管損傷監視装置は、前記確認用直流信号印加時に監視用交流信号の送信と確認用直流信号の送信、及び監視用交流信号の受信と確認用直流信号の受信とを切替える切替え手段を含んでいてもよい。
【００１１】
また、前記確認用直流信号が、６０Ｖ以下の直流電圧であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来から用いられている監視用交流信号のみならず、確認用直流信号を用い、監視用交流信号の受信により損傷があると判断された場合であっても、直ちにこれを信用するのではなく、確認用直流信号を発信し、これを受信することにより、損傷の真偽を確認することができるため、従来生じていた誤報を防止することができる。換言すれば、本発明は、確認用直流信号によりいわゆるダブルチェックを行うことを特徴とし、これにより損傷の有無の判断をより正確に行うことができる。
【００１３】
また、本発明は確認用の信号に、電気防食直流電圧より高電圧の直流信号を用いているため、当該確認用信号がノイズの影響を受けることがなく、正確な判断をすることが可能である。
【００１４】
なお、本発明においては、当該直流信号はあくまで「確認用」であり、常時監視は交流信号を用いているため、埋設管が過防食となることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まずはじめに、本願の埋設管損傷監視装置１００について、図面を用いて具体的に説明する。
【００１６】
図１（ａ)は本願発明の埋設管損傷監視装置１００を概念的に示したもので、埋設管１０に沿って損傷監視ユニット２０を設置すると共に、損傷監視ユニット２０に隣接する箇所に切替え装置１３を介して損傷確認ユニット２３が設置されている。
【００１７】
損傷監視ユニット２０内には監視用送信部２１と監視用受信部２２が設けられており、監視用送信部２１は通電電極１１と損傷監視交流信号を埋設管１０に発信するための発信電極１４とを備えている。また監視用受信部２２は埋設管１０から発信電極１４を通じて監視用送信部から発信された損傷監視交流信号を受信するように受信電極１５が埋設管１０に接続され、照合電極１２が監視用受信部２２に接続されている。監視用受信部２２にて得られた情報は処理装置２６へと送信される。処理装置２６は、得られた情報に基づいて確認用送信部２４にその情報を送信する。
【００１８】
損傷確認ユニット２３内には、確認用送信部２４と確認用受信部２５が設けられており、確認用送信部２４は通電電極１１と、確認用直流信号を埋設管１０に発信するための発信電極１４とを切替え装置１３を介して備えている。また確認用受信部２５は埋設管１０から発信電極１４を通じて確認用送信部２４から発信された確認用直流信号を受信するように切替え装置１３を介して受信電極１５が埋設管１０に接続され、照合電極１２が切替え装置１３を介して監視用受信部２５に接続されている。確認用受信部２５にて得られた情報は処理装置２６へと送信される。
【００１９】
確認用受信部２５にて得られた情報を処理装置２６で判定した結果、損傷があると判断した場合には処理装置２６は警報装置２７にその情報を送信し、警報装置２７は警報を発生する。
【００２０】
本願発明は、監視用送信部２１から埋設管１０に監視用交流信号を常時印加し、監視用受信部２２で前記信号を常時受信する際に、受信した監視用交流信号と埋設管に損傷がない場合の基準値とを比較し、受信信号が基準値から変動した場合には、確認用送信部２４から埋設管１０に確認用直流信号を印加し、確認用受信部２５で得られた出力電流値または回路抵抗値と、埋設管に損傷がない場合におけるこれらの値とを比較することで埋設管１０の損傷の有無を判断することに特徴を有している。従って、埋設管１０に監視用交流信号を常時印加し、これを常時受信する機能について、具体的には、監視用交流信号を送信し、監視用交流信号を受信し、監視用交流信号から接地抵抗値等を演算し、接地抵抗等と埋設管に損傷がない場合における基準値とを比較し、基準値からの変動を計測し、その結果を確認用送信部２４に送信する際に用いられる各種の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。
【００２１】
例えば、監視用送信部２１、監視用受信部２２は図示するように損傷監視ユニット２０内に設置してもよいし、監視用送信部２１から適宜離れた位置に監視用受信部２２を設けてよい。一般的にはこれらはアナログ回路やデジタル回路により構成することができる。また、受信した信号から、接地抵抗値等を演算し、図示するように基準値からの変動を計測し判定を行う処理装置２６を設けてもよい。このような処理装置としてはコンピューターなどが一般的である。さらにまた、監視用受信部２２において受信した監視用交流信号を処理装置に伝送するための伝送装置(図示しない)を設けてもよく、判定した結果を確認用送信部２４に伝送する伝送装置を設けてもよい。
【００２２】
監視用交流信号については、１０Ｈｚ〜１０００Ｈｚの周波数を選択し、０．１Ｖ〜５Ｖの範囲で適宜設定して埋設管に常時印加する擬似ランダム信号が一般的である。
【００２３】
確認用送信部２４および確認用受信部２５の設置箇所についても特に限定されるものではなく、例えば、前述した損傷監視ユニット２０と同様に確認用送信部２４と確認用受信部２５は図示するように損傷確認ユニット２３内に設けられていてもよいし、損傷監視ユニット２０と損傷確認ユニット２３は切替え装置１３を介さず夫々単独で設けてもよい。また確認用受信部２５は確認用送信部２４から離れた位置に設けられていてもよい。
【００２４】
確認用送信部２４は、前記監視用受信部２２において受信した監視用交流信号が基準値から変動した場合、具体的には、確認用受信部２２で受信した監視用交流信号の接地抵抗値等を処理装置２６で演算し、埋設管１０に損傷がない場合における基準値と受信した信号とを比較し、受信した信号が基準値から変動した場合には、処理装置２６はその結果を確認用送信部２４に送信し、処理装置２６から結果を受信した確認用送信部２４は、その比較結果に応じて埋設管１０に確認用直流信号を印加するために設けられる。
【００２５】
前記監視用信号は直流電鉄の漏れ電流などに起因する迷走電流などのノイズと弁別できるよう、一般的に交流信号が用いられている。交流成分に対して埋設管の塗覆装はコンデンサに等価するため、周波数が高いほど埋設管の接地抵抗（交流インピーダンス）は小さくなり、塗覆装が健全であっても、交流で測定される接地抵抗（交流インピーダンス）は直流に比べて小さくなる。よって塗覆装損傷が発生したときの接地抵抗の変化量は直流に比べて小さく、塗覆装損傷による基準値からの変動と、測定ノイズによる基準値からの変動の判定が困難となる。
【００２６】
このような点を考慮すると、確認用の信号としては周波数成分を有せず、塗覆装が絶縁となる直流信号を用いることが好ましい。このように確認用の信号として直流信号を用いることで、健全時と塗覆装損傷時の接地抵抗または出力電流の比較が交流に比べ容易に行えることから監視用交流信号よって得られる接地抵抗値等が基準値から変動した場合であっても直ちに警報を発生せずに、確認用直流信号を埋設管１０に印加することで、ノイズの影響がない確認用直流信号値、具体的には出力電流値および回路抵抗値を得ることができる。
【００２７】
ここで、確認用直流信号を発生するための直流電圧が小さい場合にはノイズとの分別が困難となるため、ノイズとの分別を明確にするためには直流電圧は高電圧であることが好ましく、６０Ｖ以下の直流電圧であることがより好ましい。直流電圧が５Ｖよりも小さいとノイズとの分別が困難であり、また電気設備基準により電気防食装置の最大電圧は６０Ｖ以下と定められている。
【００２８】
また、埋設管に常時高電圧の直流電圧を印加すると埋設管の過防食が生じ、埋設管が腐食しやすくなることから、直流電圧の印加時間は短時間であることが好ましく１分〜５分であることがより好ましい。
【００２９】
確認用受信部２５は、確認用送信部２４から埋設管１０に一定の直流電圧を印加した場合に得られる信号を受信し、得られた信号から出力電流値及び回路抵抗値を演算し、これらの値と埋設管１０に損傷がない場合における出力電流値または回路抵抗値と比較することで損傷の判定するために用いられる。確認用受信部２５は上記効果を奏することができることができれば、その演算方法や判定方法については特に限定されることはなく従来公知の技術を適宜選択して用いることができる。
【００３０】
例えば、確認用受信部２５において受信した信号から出力電流値及び回路抵抗値を演算し、これらの値と埋設管１０に損傷がない場合における出力電流値または回路抵抗値と比較することで損傷の判定をするための処理装置２６を別途設けてもよい。また確認用受信部２５から処理装置２６へその情報を伝送するための伝送装置を用いても良い。
【００３１】
より具体的には図１（ｂ）に示すような切替え装置１３によって、監視用送信部２１と確認用送信部２４とを切替える場合には、通電電極１１は、スイッチ５０とスイッチ５１との切替えが行われることでスイッチ５８にスイッチ５１が接続され、発信電極１４はスイッチ５２とスイッチ５３との切替えが行われることでスイッチ５９にスイッチ５３が接続されることにより監視用送信部２１と確認用送信部２２との切替えが行われる。また、監視用受信部２２と確認用受信部２５との切替えにおいても、受信電極は、スイッチ５４とスイッチ５５の切替えが行われることでスイッチ５５にスイッチ６０が接続され、照合電極１２は、スイッチ５６とスイッチ５７の切替えが行われることで、スイッチ５７にスイッチ６１が接続されることにより監視用受信部２２と確認用受信部２５との切替えが行われる。なお、監視用送信部２１の通電電極１１はスイッチ５０とスイッチ５８とが接続したものであり、発信電極１４はスイッチ５２とスイッチ５９が接続したものである。また監視用受信部２２の受信電極１５はスイッチ５４とスイッチ６０とが接続したものであり、照合電極１２はスイッチ５６とスイッチ６１とが接続したものである。このように各送信部同士及び各受信部同士は切替え装置１３を用いて適宜切替えられる構成としてもよいし、切替え装置を用いずに、夫々単独で設ける構成としてもよい。
【００３２】
確認用受信部で受信した直流電圧信号から、直流電流値または回路抵抗値を演算し、埋設管に損傷がない場合におけるこれらとを比較した結果、損傷があるものと判定した場合には警報を発生することができる。警報の発生は、確認用受信部で得られた信号と基準値とを前記処理装置２６で比較し損傷の有無を判定し、損傷があると判定した場合には前記処理装置２６から警報装置２７へ信号を送る構成としても良い。
【００３３】
上記のように構成した損傷監視装置１００で埋設管の損傷が発生したかどうかを監視する動作の一例を図２のフローチャートを用いて説明する。
【００３４】
監視用送信部２１からは埋設管１０に監視用交流信号を常時印加し(Ｓ１)、監視用受信部２２にて監視用交流信号を常時受信する(Ｓ２)。監視用受信部１３は得られた前記信号を処理装置２６へ送信し、処理装置２６は前記信号から接地抵抗値等を演算し(Ｓ３)、接地抵抗等と、基準値から埋設管に損傷がない場合におけるこれらの値とを比較し、基準値から変動しているか否かを判定する(Ｓ４)。前記接地抵抗が基準値から変動していると判定した場合には、その情報を確認用送信部２４に送信し、切替え装置１３にて監視用送信部２１と確認用送信部２４、及び監視用受信部２２と確認用受信部２５の切替えが行われ(Ｓ５)、確認用送信部２４から埋設管に確認用直流信号が印加される(Ｓ６)。確認用受信部２５は確認用直流信号を受信し(Ｓ７)、得られた前記信号を処理装置２６に送信し、処理装置２６は前記信号から出力電流値及び回路抵抗値を演算し(Ｓ８)、得られた出力電流値及び回路抵抗値と埋設管１０に損傷がない場合におけるこれらの値とを比較し損傷の有無を判定する(Ｓ９)。埋設管１０の損傷があると判定した場合にはその情報を警報装置２７に送信し、情報を受けた警報装置２７は警報を発生する(Ｓ１０)。
【００３５】
このように、監視用交流信号を印加した場合において接地抵抗等が基準値から変動した場合であっても直ちに警報を発生させず、確認用直流信号を印加することで得られるノイズの影響のない出力電流値および回路抵抗値と、埋設管に損傷がない場合におけるこれらの値とを比較判定し、損傷があると判定した場合にはじめて警報を発生することで、監視用交流信号印加時において生じていた埋設管に損傷がない場合に起こる誤報の発生を防止し、埋設管の損傷を正確に検知することが可能となる。
【実施例】
【００３６】
本発明の埋設管監視方法を実施例を用いてさらに具体的に説明する。
【００３７】
図３（ａ）は埋設管を模擬した水槽における模擬損傷監視試験回路を示す図である。図３（ｂ）は図３（ａ）のＹ部拡大図である。
【００３８】
接地抵抗１０Ωの被覆鋼管１００に擬似ランダム信号発信・受信ユニット収納盤１０１より−２０００Ｖ（飽和硫酸銅電極基準）となるような電気防食電流と、交流信号０．１４Ｖの正弦波２０Ｈｚ、符号長１２７の損傷監視用擬似ランダム信号を印加し、任意波形発生装置１０２及び定電流電源装置１０３よりノイズ電流を発生させ、接地抵抗１００Ωの電極棒１１１を被覆装欠損部１１４(＃０１〜＃１０)に接触させ、接地抵抗の低下を確認した。なお、被覆鋼管１００は、被覆装部１１３と、被覆装部を欠損させた被覆装欠損部１１４から構成されている。
【００３９】
次に１０Ωの接地抵抗の被覆鋼管１００に、接地抵抗１００Ωの電極棒１１１を被覆装欠損部１１４(＃０１〜＃１０)に接触させた状態で直流電源装置１０４から直流電圧１２Ｖを印加したときの直流管対地電位及び出力電流を測定した。高電圧印加時には擬似ランダム信号発信・受信機１０１への直流電流回り込みや装置保護のため、リレー回路１０５の操作により一旦擬似ランダム信号受信・受信機１０１を切り離した。
【００４０】
このとき収集した管対地電位変動を元に任意波形発生装置１０２でノイズ信号を発生し、水槽内の電極間に定電流通電した。
【００４１】
模擬損傷接触の有無における直流電圧印加前後の出力電流および回路抵抗のチャートを図４に示す。損傷接触がない場合の高電圧印加前の回路抵抗値をＸ(ｉ)に、高電圧印加
後の回路抵抗値をＹ(ｉ)に、損傷接触がある場合の高電圧印加前の回路抵抗値をＸ(ｉｉ)に、高電圧印加後の回路抵抗値をＹ(ｉｉ)に示す。Ｘ(ｉ)からも明らかなように損傷接触がない場合であっても直流電圧印加前は、ノイズの影響により出力電流が変動するため回路抵抗は大きく変動し、回路抵抗が基準値である基準値Ａより低下する場合が生ずる。また、模擬損傷接触により回路抵抗は低下するが、模擬損傷接触後における回路抵抗の低下は模擬損傷接触なしの場合におけるチャート変動幅Ｘ(ｉｉ)の範囲内となり損傷の判定を行うことができない。一方、直流電圧印加後の回路抵抗値は、Ｙ(ｉ)、Ｙ(ｉｉ)からも明らかなようにノイズの影響を受けないことから、損傷の有無に係わらず一定値となっており、損傷がない場合には基準値である基準値Ｂ(ｉ)より低下する現象は生じない。さらに高電圧印加後の模擬損傷接触がない場合における回路抵抗値と、模擬損傷接触がある場合の回路抵抗値とを比較すると、損傷がない場合に対して損傷がある場合に回路抵抗値は基準値Ｂ(ｉ)より低下していることがわかる。
【００４２】
また、高電圧印加後の模擬損傷接触がない場合における出力電流値(Ｙ(ｉｉｉ))と、
模擬損傷接触がある場合の出力電流値(Ｙ(ｉｖ))とを比較すると、損傷がない場合に対
して損傷がある場合に出力電流値は基準値Ｂ(ｉｉ)より上昇していることがわかる。
【００４３】
このように、高電圧を印加することにより損傷がある場合には回路抵抗値は低下し、出力電流値は上昇することから、回路抵抗値及び出力電流値と損傷がない場合におけるこれらとを比較することで損傷を監視することができる。
【００４４】
次に、模擬損傷がない場合と、塗覆装欠損部１１４である＃０１、＃０５、＃１０に損傷接触を行った場合の、直流電圧印加時の管対地電位（オン電位）、直流電圧印加時の出力電流（オン電流）、及び回路抵抗(直流電圧印加時の管対地電位／直流電圧印加時の出力電流)を図５に示す。損傷接触は各塗覆装欠損部１１４について２回ずつ行った。
【００４５】
図５からも明らかなように、模擬損傷接触のある場合の出力電流値及び回路抵抗値は、損傷がない場合に対して電流値で１．０６〜１．１倍の変動を示し、回路抵抗値は０．９２５〜０．９倍の変動を示しており顕著な変動が確認でき、直流電圧印加前後の直流電流値または回路抵抗値の変動を計測することで、容易に損傷の有無を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）は埋設管損傷監視装置を概念的に示した図であり、（ｂ）は図１（ａ）におけるＸ部の拡大図である。
【図２】埋設管損傷監視処理を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は模擬損傷試験回路を示す図である。（ｂ）は図３（ａ）におけるＹ部の拡大図である。
【図４】模擬損傷接触の有無における直流電圧印加前後の出力電流および回路抵抗のチャートである。
【図５】直流電圧印加時の管対地電位、出力電流、回路抵抗を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０…埋設管
１１…通電電極
１２…照合電極
１３…切替え装置
１４…発信電極
１５…受信電極
２０…損傷監視ユニット
２１…監視用送信部
２２…監視用受信部
２３…損傷確認ユニット
２４…確認用送信部
２５…確認用受信部
２６…処理装置
２７…警報装置
１００…接地抵抗１０Ωの被覆針金
１０１…擬似ランダム信号発信・受信ユニット収納盤
１０２…任意波形発生装置
１０３…定電流電源装置
１０４…直流電源装置
１０５…リレー回路
１１１…接地抵抗１００Ωの電極棒
１１２…ノイズ通電電極
１１３…塗覆装部
１１４…塗覆装欠陥部
【図１】
0004867932.tif 000002
【図２】
0004867932.tif 000003
【図３】
0004867932.tif 000004
【図４】
0004867932.tif 000005
【図５】
0004867932.tif 000006