JP2009014532A - 埋設配管経路探索システム、及び埋設配管経路探索方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実用性に優れた埋設配管のルートアレンジ探索システム、及び方法を実現する。
【解決手段】埋設配管経路探索システムを、地中に埋設された埋設配管１０を加熱する加熱手段と、埋設配管の周辺の地表の温度分布に応じた階調画像を生成して表示する赤外線撮像装置（サーモグラフィ２４）などで構成し、赤外線撮像装置の表示階調画像により埋設配管の地中の経路を探索する。そして、加熱手段を、埋設配管にマイクロ波を放射して埋設配管を加熱するマイクロ波発生装置２２とすることにより、配管の使用状況、埋設状況などの不確定要素が多い建設現場においても、確実に配管を加熱し、ルートアレンジを探索することができるので実用性に優れている。
【選択図】図１

Description

本発明は、地中に埋設されている配管の経路（ル-トアレンジ）を探索するシステム及び方法に関する。

一般的に、新規の構造物を建設するためには、地中に基礎、パイリングなどを設定するため、地中に障害物があってはならない。例えば海外に新規の発電所などの建造物を建設する場合に、建設を計画している土地に配管などの障害物が埋設されており、しかも図面などの配管の位置情報を示す媒体が存在しない場合、地表から埋設配管のル−トアレンジを探索することが困難である。そのため、従来は、建築を予定している範囲を全面的に掘削し、地中の配管などの障害物を発見する方法が採択されてきた。

このような方法を採用する場合、最も掘削量の多くなる場合を想定し、建設予定地を全面的に掘削した場合に必要となる工事工数から見積金額を算出することとなる。すると、実際には地中の埋設配管が少量であり、全面的に掘削する必要がないにもかかわらず、全面掘削した場合における金額となり、必要以上に高額な金額となる可能性が高い。

これに対して、特許文献１には、建設予定地の全面掘削をすることなく、地中の埋設配管のルートアレンジを探索する方法が記載されている。具体的には、地上に突出した配管の端部から温風又は温水などの流体を循環通流させて配管を加熱するとともに、赤外線走査装置により埋設箇所の地表面の温度変化を捉えて埋設配管のルートアレンジを探索するものである。

特開平２−３１１８５号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、どのような種類の配管が埋設されているのか、どのような態様で埋設されているのか、など様々な不確定要素が存在する建設現場において、地中ルートアレンジを探索するのに実用的とはいえない場合がある。

すなわち、特許文献１の方法は、配管内部に高温流体を通流することにより配管全体を加熱するものであるところ、例えば、埋没配管が何らかの用途で使用されていたり、配管内が土砂などで閉塞していたりすると、配管内部に高温流体を通流させることができず、その配管のルートアレンジを探索できない場合がある。

また、特許文献１は、ポンプなどを用いて配管の一端から他端へ高温流体を循環させるという方法であるので、ある配管の一端部が地上から突出していたとして、まずはその端部と連通する他端部の存在を確認しなければならない煩わしさがある。仮に、一端は地上に突出しているが他端は埋没している配管であれば、温水などを循環させることは難しく、温風を吹き込んだとしても配管全体を効率よく加熱できない場合がある。

さらに、完全に埋没している配管の一部が掘削などで発見された場合に流体を通流させようとすれば、必然的に配管に流体通流開口を設けなければならないので、その分作業が煩雑になり効率よくルートアレンジを探索できるとはいえない。

そこで、本発明は、実用性に優れた埋設配管のルートアレンジ探索システム、及び方法を実現することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の埋設配管経路探索システムは、地中に埋設された配管を加熱する加熱手段と、配管の埋設箇所の周辺の地表の温度分布に応じた階調画像を生成して表示する赤外線撮像装置とを備え、赤外線撮像装置の表示階調画像により埋設配管の地中の経路を探索するものであって、加熱手段は、埋設配管にマイクロ波を放射して埋設配管を加熱するマイクロ波発生装置であることを特徴とする。

これによれば、たとえ埋設配管が何らかの用途で使用中、或いは土砂などで閉塞していても、配管外部からマイクロ波を放射してその部位を加熱するとともに、配管の熱伝導で配管を加熱することができる。また、仮に端部が不明の配管があった場合でも、マイクロ波の放射により流体通流開口を設ける手間を必要とせず非破壊で配管を加熱することができる。

配管を加熱することができれば、配管の熱が土砂などを伝達し、配管経路に沿って地表部に温度分布が生じる。したがって、配管の埋設箇所の周辺の地表を赤外線撮像装置で撮像して温度分布に応じた階調画像を生成、表示すれば、掘削をすることなく、また、配管の使用状況、埋設態様などによらず埋設配管のルートアレンジを探索することができる。

特に、埋設配管の端部が地上に突出している場合は、マイクロ波発生装置を、埋設配管の突出端部から配管内にマイクロ波を放射するよう設けることが望ましい。

配管が一般的に用いられる金属であれば、配管内に放射されたマイクロ波は配管内部で反射しながら他端の方向に伝播するので、一部加熱による熱伝導だけなく、配管の広い範囲をマイクロ波により直接加熱をすることもできる。これによれば、短時間で効率よく配管を加熱してルートアレンジを探索することができる。

また、マイクロ波により配管を加熱することに代えて、埋設配管の突出端部などをヒータで加熱して、熱伝導で配管を加熱してもよい。

また、本発明の埋設配管経路探索方法は、地中に埋設された配管を加熱手段で加熱した後、赤外線撮像装置で配管の埋設箇所の周辺の地表の温度分布に応じた階調画像を生成して表示することにより、埋設配管の地中の経路を探索するものであって、加熱手段は、埋設配管にマイクロ波を放射して埋設配管を加熱するマイクロ波発生装置であることを特徴とする。

本発明によれば、実用性に優れた埋設配管のルートアレンジ探索システム、及び方法を実現することができる。

以下、本発明を適用してなる埋設配管経路探索システム、及び方法の実施例を図１〜図６を用いて説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。

図1は、本発明の第１実施例の全体概念を示す縦断面図である。図１は、新規の構造物を建設する土壌の地中に、ル-トアレンジの不明な埋設配管１０が存在している場合を示している。一般的に地中の埋設配管は、機器のノズル、バルブなど地上の物体に接続されている場合が多い。本実施例では、埋設配管１０の片側の突出端部１２のみが地上に突出しており、反対側の埋没端部１４は認知できない状況とする。埋設配管１０は、地表１６を境界とする地中部１８、及び地上部２０にそれぞれ存在する。

埋設配管１０の地中の経路を探索するシステムは、埋設配管１０を加熱する加熱手段として埋設配管１０の突出端部１２に設けられたマイクロ波発生装置２２と、埋設配管１０の周辺の地表１６の温度分布に応じた階調画像を生成して表示する赤外線撮像装置として地上に設けられたサ−モグラフィ２４とを備えて構成されている。

サーモグラフィ２４は、地表１６から出ている赤外線放射エネルギーを検出する検出器と、検出された赤外線エネルギー量を温度に変換し、温度に応じた階調画像を生成する画像処理部と、階調画像が表示されるモニターなどを備えて構成されている。

この埋設配管１０の地中のル−トアレンジを検知するために、まずは、埋設配管の突出端部１２から、埋設配管１０の内部に向けてマイクロ波発生装置２２によりマイクロ波を発射する。ここで、マイクロ波発生装置２２としては、マグネトロンを使用するのが一般的ではあるが、これに限らず埋設配管１０に直接マイクロ波を発射できるものであればよい。

すると、埋設配管１０の内部に放射されたマイクロ波によって、配管鉄材の分子励起による摩擦熱で埋設配管１０が加熱されるとともに、突出端部１２側から埋没端部１４側に伝熱される。また、マイクロ波は、配管の内部表面で反射を繰り返しながら埋没端部１４の側に向かって伝播し配管の広い範囲を直接加熱する。これにより、埋設配管１０が短時間で効率よく加熱される。

続いて、図２に示すように、サーモグラフィ２４で地表１６から放射される赤外線量の検出を行う。図２は、埋設配管をサーモグラフィ２４で撮像する概念を示す斜視図である。このように、サーモグラフィ２４によって地上から埋設配管１０の周辺の地表面の全体に対して撮像を行う。場合によっては、複数本の埋設配管１０を同時に加熱して撮像することもできる。実際には、地中の埋設配管１０の経路はわからないので、突出端部１２の周辺を順に撮像しながらルートアレンジを探索する。

赤外線放射量が検出されると、赤外線放射量が温度に換算されて、階調化された熱画像２６が生成され、そして、モニターに表示される。この熱画像２６は、地表１６の温度分布に応じて、例えば色相を付して階調化された画像となる。色相階調ではなく輝度による階調などでもよい。図３にサ−モグラフィ２４により撮影された熱画像の１例を示す。このように、画像は温度に応じて階調化されており、画像の横には、例えば色相と温度との対応を示すカラーバーが表示される。

一般的に、サーモグラフィ２４は、０．０５℃程度の温度分解能を持ち、熱せられた埋設配管１０からの熱伝達により土壌表面に現れる温度差を検知するには十分な性能を保有する。ルートアレンジの探索者は、この熱画像２６に高温で表記された部分の地下に埋設配管が存在することを認識することができる。

また、例えば、素材や配管径などが同様の複数の配管に対して同一条件で加熱を行った場合に、熱画像に表示される温度差から、各配管の地中の深さ方向の距離を対比して区別することができる。つまり、地表温度が高い箇所の配管は、地表近くに埋設されており、地表温度が低い箇所の配管は地中深くに埋設されていることがわかる。さらに、地中の深さが既知の配管を加熱した場合の熱画像との比較で、深さ方向の距離を推定することもできる。

このように、本実施例によれば、埋設配管の図面などの設計情報媒体が無い場合に、掘削をすることなく埋設配管のルートアレンジを探索することができるから、土建設計見積において、必要以上に高額な金額とすることを回避することができる。その結果、土建設計業務の見積精度の向上、受注拡大、工事工程の短縮などに寄与することができる。

また、本実施例のように、ルートアレンジ探索対象の配管の一端が埋設されている場合、例えば高温流体を通流させて配管を加熱する方法では効率よく配管を加熱できない場合もあるが、本実施例のようなマイクロ波加熱によれば効率よく配管を加熱することができる。

本発明の第２実施例について図４（ａ）（ｂ）を用いて説明する。第１実施例と異なるのは、配管の加熱手段のみであるので、その他の部分の説明は省略する。

本実施例では加熱手段としてヒータ２８を用いる。つまり、図４（ａ）に示すように、埋設配管１０の突出端部１２をヒータ２８によって加熱することができる。この場合、突出端部１２からの熱伝導により埋設配管１０が加熱される。埋設配管１０を加熱した後の処理手順は第１実施例と同様である。

また、この加熱方法で配管の加熱に時間がかかる場合は、図４（ｂ）のように、突出端部１２から埋設配管１０の内部にヒータ２８を挿入して配管を加熱することにより、加熱時間の短縮を図ることができる。本実施例によれば、一般的に建設現場などで扱い易いヒータを用いることにより、掘削をすることなく簡便に埋設配管のルートアレンジを探索することができ、実用的である。

本発明の第３実施例について図５，６を用いて説明する。第１，２実施例と異なるのは、ルートアレンジの探索対象となる埋設配管の埋設態様のみであるので、その他の部分は説明を省略する。

第１，２実施例では、一端が地上に突出し他端が地中に埋没した埋設配管を挙げたが、図５に示すように、両端が地上に突出している配管に対しても、同様にルートアレンジを探索することができる。このような埋設配管の場合、突出端部１２を実施例１，２のいずれかの方法、あるいはこれらを組み合わせて加熱すればよい。

また、図６に示すように、完全に埋没した埋設配管が地中に存在している場合、事前にこれを把握することはできないが、掘削などを行っている際に配管の一部が発見されたら、この部位を実施例１，２のいずれか、あるいはこれらの組み合わせで加熱することができる。マイクロ波加熱、或いはヒータ加熱によれば、配管の外部から配管を加熱することができるので、例えば、配管内部に高温流体を通流させて配管を加熱するような方法に比べて、流体通流開口を設ける手間が省けてより実用的である。

また、埋設配管１０の端部が地上に突出しており、突出端部からの加熱を行った場合でも、加熱能力と配管長との関係から、配管の全体を探索可能に加熱できない場合もある。つまり、例えば配管長が長すぎるような場合は、加熱部位から離れた箇所を十分加熱できない場合がある。

このような場合は、まずは、上述したのと同様の方法で探索を行うとともに、ルートアレンジが確認できた最も離れた箇所を掘削し、掘削した箇所に現れた配管を外部から加熱すればよい。これによれば、配管長や加熱手段の加熱能力にかかわらず、配管全体のルートアレンジを探索することができる。

以上、本発明の埋設配管経路探索システム、及び方法によれば、埋設配管をマイクロ波、或いはヒータにより加熱するため、配管の使用状況、埋設状況などの不確定要素が多い建設現場においても、確実に配管の加熱を行うことができる。その結果、埋設配管のルートアレンジを確実に探索することができるので実用性に優れている。

本発明の第１実施例の全体概念を示す図である。 埋設配管をサーモグラフィで撮像する概念を示す斜視図である。 サ−モグラフィにより撮影された熱画像の１例を示す図である。 本発明の第２実施例の全体概念を示す図である。 本発明の第３実施例の全体概念を示す図である。 本発明の第３実施例の全体概念を示す図である。

符号の説明

１０ 埋設配管
１２ 突出端部
１４ 埋没端部
１６ 地表
１８ 地中部
２０ 地上部
２２ マイクロ波発生装置
２４ サ−モグラフィ
２６ 熱画像
２８ ヒータ

Claims (5)

1. 地中に埋設された配管を加熱する加熱手段と、前記配管の埋設箇所の周辺の地表の温度分布に応じた階調画像を生成して表示する赤外線撮像装置とを備え、前記赤外線撮像装置の表示階調画像により前記埋設配管の地中の経路を探索するシステムであって、
   前記加熱手段は、前記埋設配管にマイクロ波を放射して埋設配管を加熱するマイクロ波発生装置であることを特徴とする埋設配管経路探索システム。
2. 前記埋設配管は、端部が地上に突出した配管であり、前記マイクロ波発生装置は、前記埋設配管の突出端部から配管内にマイクロ波を放射するよう設けられてなる請求項１の埋設配管経路検知システム。
3. 前記マイクロ波発生装置がマグネトロンである請求項１又は２の埋設配管経路検知システム。
4. 地中に埋設された配管を加熱する加熱手段と、前記配管の埋設箇所の周辺の地表の温度分布に応じた階調画像を生成して表示する赤外線撮像装置とを備え、前記赤外線撮像装置の表示階調画像により前記埋設配管の地中の経路を探索するシステムであって、
   前記埋設配管は、端部が地上に突出した配管であり、前記加熱手段は、前記埋設配管の突出端部を加熱するヒータであることを特徴とする埋設配管経路探索システム。
5. 地中に埋設された配管を加熱手段で加熱した後、赤外線撮像装置で前記配管の埋設箇所の周辺の地表の温度分布に応じた階調画像を生成して表示することにより、前記埋設配管の地中の経路を探索する方法であって、
   前記加熱手段は、前記埋設配管にマイクロ波を放射して埋設配管を加熱するマイクロ波発生装置であることを特徴とする埋設配管経路探索方法。

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