JP2018009996A - 導管の欠陥データを収集、解析、およびアーカイブするシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】漏れの可能性のある下水管または水道管などの埋設管の欠陥を検出するシステムおよび方法を提供する。【解決手段】システムは電圧源４０と電流計３０とを含み、一端が接地されており、一端がその上に埋設管内に収まる大きさの電気プローブ６０を有するケーブルを有するエレクトロスキャン装置で、プローブは、電流が通過できることにより変動する電流を生成する欠陥にプローブが隣接しているときに、電気回路を地面に返して完成する。ケーブルリールは、その上に支持されているケーブルの部分を備え、電流計および電圧源と共にリールに連結しているケーブル距離センサーを備えている。電流計および距離センサーは、現場でのデータ評価のために、スマートフォンのようなオンサイトプロセッサに無線信号を送信する。このような未調整データはまた、データの調整のために遠隔場所にも送信され、調整後データがオンサイトプロセッサに再送信される。【選択図】図１

Description

以下の発明は、漏れの可能性のある下水管または水道管などの埋設管の欠陥を検出するシステムおよび方法に関する。より具体的には、本発明は、導管に隣接した土壌と導管の内部との間に電流が流れる場合、導電性流体で満たされた導管の中を通過する電気プローブが導管内の欠陥に近づいたときに、回路が電流の振幅を増加させることを含むシステムおよび方法に関する。

下水システムおよびその他の埋設管は、その隠れた場所の故に検査することが難しい場合がある。このような導管の漏れは、導管の運用に関連付けられる費用を増加させる場合があり、危険を生じさせる可能性がある。したがって、漏れ（導管内への漏入および導管からの漏出の両方）をきたす可能性のある導管の欠陥を特定することが有益である。

ＡＳＴＭ規格Ｆ２５５０−０６が欠陥の検出の一形態について詳細に記載しており、導管内の既知の場所を通ってプローブが移動するときにデータを収集する、電圧源および電流センサーを含む直列回路の一部としての導管の壁部を通って流れる電流の変動を測定することにより欠陥を検出するエレクトロスキャン法について説明している。

このエレクトロスキャンを実施するための使用に際して有益なこのようなプローブの一つが、米国特許第６，３０１，９５４号明細書に記載されている下水管用の分割測定プローブである（この参照によりその全部が本明細書内に組み入れられる）。このようなプローブは、プローブが配置されている導管の比較的短い長さに亘って電流を効果的に集中させるので、エレクトロスキャン法によって収集される電流振幅のデータをプローブに直に隣接した導管の状態に正確に相関付けることができる。

エレクトロスキャン法の実施は、電流振幅データをプローブの位置との正確な相関付けに関連した課題があるという点で困難である場合がある。電流計から電流データを収集するときに、作業者がプローブがあると考える場所にプローブがない場合、作業者は導管の欠陥に相関する電流データを、誤って導管の間違った部分に関連付けることとなる。そうすると、間違った場所に修理を施し、または間違った場所でさらに解析を行い、時間およびリソースを無駄にし、さらなる解析および修理の費用が増加する可能性がある。プローブの位置を電流振幅データと的確に相関付けることは、時間のかかる面倒なプロセスであり、したがって導管の区画を解析するために必要なリソースが増大する。したがって、電流振幅データおよびプローブ位置データの両方を効率的に収集し相関付け、このデータを閲覧および有意義な解析のための２次元データアレイに結合するより良いシステムおよび方法が必要である。

さらには、電流計およびプローブ位置から収集される生データは、多くの場合、係員が最も有意義に評価できるようになる前にかなりの調整が必要である。このような解析は、ほとんどのデータ調整専用のソフトウェアがデータに作用でき、未調整データおよび調整後データを同時にアーカイブして全体的な配管システムの状態のより大きなデータセットに組み入れることができる遠隔場所で行うことが有益である。データは、遠隔場所で調整された後、電流振幅データのより的確な解釈および導管の潜在的な欠陥との相関付けのために作業員が配置されている現場に返すことが有益である。

本発明により、結果を向上させる装置および方法を用いたエレクトロスキャン式の導管の欠陥の検出および解析を行うシステムおよび方法が提供される。前記システムは、遠位端部の反対側に近位端部を有する導電性ケーブルの前記遠位端部に連結された電気プローブを含む。前記プローブは、好ましくは、米国特許第６，３０１，９５８号明細書内で開示されているものと同様の種類のものである（この参照によりその全部が本明細書内に組み込まれる）。前記導電性ケーブルの前記近位端部に隣接して、通常は電池の形態である、電圧源が提供されている。前記導電性ケーブルに沿って、通常はその前記近位端部の付近に、通常は電流計の形態である電気計器もまた配置されている。

通常は接地棒の形態の接地インターフェースが、検査の対象である前記導管の付近の地中に差し込まれており、前記導電性ケーブルの前記近位端部まで伸びる接地電線を有する。このように、前記プローブから前記導管の壁部内の欠陥を通り、この欠陥と前記接地インターフェースとの間の地中を通る電流の通路によって閉じる直列電気回路が生じる。

この回路内のこの電流の振幅が、前記電気計器によって測定される。また、前記プローブ位置データが収集されて、当該データが前記電流振幅と相関されることにより、電流振幅に対するプローブ位置の未調整２次元データセットが作成される。

前記導電性ケーブルのまだ前記導管の中に引き下ろされていない部分の収納を補助するために、ケーブルリールが提供されている。このケーブルリールはまた、前記ケーブルリールに搭載され、最も好ましくは、前記ケーブルの前記近位端部に隣接する前記ケーブルの部分と共に回転する、前記電圧源と電流計とを有益に含む。前記ケーブルは、好ましくはこのケーブルリールのフレームに固定されており、前記リールから前記導管の中に繰り出されて前記プローブの方向に伸びるケーブルの量を測定する、ケーブル距離センサーを経て引き回しされている。このケーブル距離センサーは、前記電流振幅データに対する前記プローブの位置が分かるように、プローブ位置と相関される。

前記プローブが評価中の前記導管を通って引き出されると、前記ケーブルが前記リールから繰り出され、前記ケーブル位置センサーの中を通過する。同時に、電流データが収集される。前記ケーブル位置センサーおよび電気計器は、好ましくは、スマートフォンの形態などの別個のオンサイト携帯型電子機器に送信する送信機を各々含む。このような送信の一形態は、ブルートゥース信号の形態であってもよい。２つの信号を単一の電流対プローブ位置の２次元データセットとして相関されるスマートフォンまたはその他のオンサイトプロセッサによって、前記信号が受信される。

前記リールはまた、最初に前記ケーブルの前記近位端部を前記リールの回転ハブに接地し、このハブをこのハブと軸部との間に接地された電気的接続が維持されるように十分近づけてこの軸部上でこのハブを回転させることにより、前記ケーブルの前記近位端部の効果的な接地を促す。前記固定軸は、前記接地棒と前記リールの前記ハブとの間に接地接続が存在するように、前記接地棒の前記接地電線を前記固定軸に電気的に連結することのできる端部を有する。このように、前記ケーブルが展開され前記プローブが評価中の導管の中を通って引き出されるときに前記ケーブルを支持するように、前記全体的なシステムを容易に設定し使用することができる。

データは前記スマートフォンまたはその他の携帯型オンサイトプロセッサに自動的に送信され、その後、このスマートフォンまたはその他の携帯型オンサイトプロセッサは、未調整データセットを容易に収集することができる。このデータセットは現場で閲覧可能であり、事前に選択された大きさの欠陥に関連付けられる事前設定された限度が識別されたときにアラームを起動することができる。この未調整データセットは、スマートフォンなどの前記オンサイトプロセッサを介して閲覧することができる。前記未調整データはまた、スマートフォンに関連付けられるセルラー・データ・リンクなどによって、前記データのアーカイブおよびより有意味なデータへの調整のために遠隔場所に送信することができ、このより有意義なデータは、前記現場の係員に対してほぼリアルタイムで表示するために前記オンサイトプロセッサに送信して戻すことができる。前記調整後データは、評価された前記導管がその一部分に過ぎない全体的な配管システムのより大きな全体的なデータセットに組み入れることができる。

本発明の対象である前記エレクトロスキャン法と調和して、評価中の前記導管内の浸水状態またはかなりの浸水状態を維持したり、解析の対象である前記導管が取り付け管または幹線管路である場合などの特定の状況に適応したりなどするために、他の装置もまた利用される。当該技術分野で既知の高圧洗浄ホースに関連付けられるそれのような引き寄せ索の利用のように、前記導管内のこの浸水状態を維持しながら前記導管の中を通して前記プローブを引き出すための様々な異なる装置もまた、当該技術分野では既知である。

図１は、本発明の詳細の対象であるＡＳＴＭ規格Ｆ２５５０−０６に関連付けられる従来技術のエレクトロスキャンによる埋設管の欠陥検出の方法論の概略図である。 図２は、図１に関連付けられるエレクトロスキャン評価を受けている埋設管の一区画の一般化した概略図である。 図３は、図１に関連付けられ、図２に描写された漏れと相関する図３に示された電流振幅スパイクに関連付けられるエレクトロスキャン法を利用したときに見られるであろう、電流スパイクに加え電流スパイクの下の形状および面積が漏れの傾向のある導管内の欠陥の存在、欠陥の大きさ、および種類を示す様を図示している、電流振幅対プローブ位置の典型的なグラフの描写である。 図４は、本発明のシステムおよび方法の運用の正確さおよび利便性を向上させる、本発明の好適なシステムおよび方法に従って使用されるケーブルリールの斜視図である。 図５は、図４に示すそれの側面図である。 図６は、遠隔処理場所と通信している好適な実施形態におけるスマートフォンの形態のオンサイトプロセッサを描写しており、スマートフォンによって未調整生データが受信され、潜在的に表示可能であり、また調整し、アーカイブし、および前記導管の評価現場にいる係員による調整後データのさらなる解析のためにスマートフォンに潜在的に再送信して戻すために前記遠隔処理場所に送信される様を図示している、概略図である。

種々の図面を通じて同様の参照番号が同様の部分を表す図面を参照すると、参照番号１０は導管の欠陥を識別するシステムを指す。前記システム１０（図１）は、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｆｏｒ Ｌｏｃａｔｉｎｇ Ｌｅａｋｓ ｉｎ Ｓｅｗｅｒ Ｐｉｐｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｃａｎ −− ｔｈｅ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｆｌｏｗ Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ Ｐｉｐｅ Ｗａｌｌ．」として記載されているＡＳＴＭ（以前は「Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」として知られていたＡＳＴＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）規格Ｆ２５５０−０６に説明されている従来技術のシステムと一致している。このシステム１０は、下水道Ｓ（図２）のような埋設管内で、下水道Ｓの隣接したマンホールＭ同士の間などの中にプローブ６０を通過させて導管壁Ｗ内の欠陥Ｄを検出することにより利用することができる。前記システムは、効率的かつ正確なデータ取り扱いおよび導管の状態に関するデータの全体的なデータベース構築のための、リールアセンブリ１１０（図４および５）と、スマートフォン１９０またはその他のオンサイトプロセッサを用いたデータ取り扱いおよび処理工程（図６）と、並びに遠隔処理場所２００とを組み込んでいる。

図１〜３を具体的に参照すると、従来技術のエレクトロスキャンによる導管の欠陥の評価システムの基本的な詳細が説明されている。この基本的なエレクトロスキャン漏れ検出システム１０は、プローブ端５２から近位端部５４まで伸びるケーブル５０に沿って延在する直列電気回路を形成する。前記プローブ端５２は、コネクタ６２などを介してそれに取り付けられた電気プローブ６０を有する。このプローブ６０は、その全部が本明細書内に組み入れられる米国特許第６，３０１，９５４号明細書に記載されているものなどと類似のまたは同一のプローブであってもよい。

前記ケーブル５０の近位端部５４は、接地棒２０に連結されている。前記ケーブル５０に沿って、電圧源４０が設けられている。また、この直列回路内の電流を測定するために、前記ケーブルに沿って、または前記電圧源４０と前記接地棒２０との間に、電流計の形態などの電気計器も配置されている。前記電圧源および／または前記電気計器のこのような場所は、物質的な接続を含んでもよく、またはインダクタンス若しくは電磁界力を含むなどの非物質的な接続を含んでもよい。前記直列回路の最後の部分は、前記接地棒２０から前記地中Ｇを通過し、前記導管壁Ｗ内の欠陥Ｄを通過し、前記導管内に収容されている導電性流体Ｆ（通常は電解質が溶解した水）を通過した後に前記プローブ６０に至る電流経路Ｃの形態である。

前記導管壁は通常セメント製導管、陶製導管、プラスチック製導管などの低導電性または非導電性材料で形成されているので、前記電流計３０は、前記導管壁Ｗに欠陥がない場合は少量の電流を検出する。前記導管に欠陥がある場合は、前記導管は導電性の流体Ｆで満たされているので、流体がこの割れ目または前記浸水した導管内のその他の欠陥の中を通過し、したがって電流経路が設けられて前記電流計３０またはその他の電気計器が検出する電流の量を増加させる。電流のスパイクの大きさおよび形状は、一般的に、この欠陥の量、大きさ、および／または形状に相関する。

図２および３を参照すると、異なる種類の欠陥の例が、電流対プローブ６０の位置のデータプロット７２内に、曲線下の異なる大きさ、形状、および面積、ならびに電流スパイク７８の振幅によって示されている。例えば、欠陥Ｄ１（図２）のような長手方向の割れ目は、導管のセグメント間の任意の取り付け管または継手の場所から離れている比較的幅広い電流振幅スパイクを生じさせる。小さくて一定間隔で位置している電流振幅の増加は導管継手Ｐの場所を示しており、これらは通常の状況下であっても、十分な流体Ｆがそこを通過して電流の小さなスパイクを生じさせる可能性がある。

Ｄ２（図２）が示すような点のまたは放射状の欠陥は、曲線（図３）下のより小さな面積を有する電流振幅の狭いスパイクをもたらす傾向がある。下水道Ｓ内の取り付け管Ｌに隣接した欠陥が欠陥Ｄ３（図２）によって示されており、グラフ化されたデータでは、一般的に、前記取り付け管の場所と位置が合う幅広の電流振幅スパイクとして現れる。最後に、前記導管の継手の場所と位置が合う欠陥７８が、欠陥Ｄ４（図２）のような欠陥継手を示しており、これに対応して図３に描写されている。

本発明の前記システム１０の実施を向上させた前記リールアセンブリ１１０の基本的な詳細を、本質的にかつ具体的に図４および５を参照して、最も好適な実施形態によって説明する。前記リールアセンブリ１１０は、前記システム１０を実施するにあたって効率および正確さを改善することを可能とする。このリールアセンブリ１１０は、一般的には、地面上に据えることのできる脚部１２０を含んでいる。前記リールアセンブリ１１０の中心付近にある軸部１３０がその上にハブ１４０を支持し、前記軸部１３０は前記脚部１２０に据え付けられ固定されており、前記ハブ１４０が前記軸部１３０上を回転する。ケーブル支持ケージ１５０が、前記軸部１３０上の前記ハブと共に回転するスプールの役割を果たす。前記ケーブル支持ケージ１５０に隣接して巻回状態のケーブル１５０が備えられている。

距離モジュール１６０は、好ましくは、前記リールアセンブリ１１０の前記脚部１２０から上方に伸びる構造体の部分などに固定的に搭載されている。この距離モジュール１６０は、前記リールアセンブリ１１０から繰り出されたケーブル５０の量を正確に測定するように構成されている。プローブモジュール１７０もまた前記リールアセンブリ１１０に搭載されているが、前記リールアセンブリ１１０の前記ケーブル支持ケージ１５０および前記ケーブル支持ケージ１５０上に搭載されている前記ケーブル５０の部分と共に回転する部分に搭載されている。このプローブモジュール１７０は、好ましくはその上に、電池の形態のような前記電圧源４０と、電流計の形態のような前記電気計器３０とを含んでいる。前記距離モジュール１６０およびプローブモジュール１７０の両方が、好ましくは、これらによって収集されたデータを共通のスマートフォン１９０またはその他のオンサイトプロセッサに送信でき、これらの信号を相互に未調整の単一のデータセットとして相関付けられるように、送信機１６６、１７６を含んでいる。前記スマートフォン１９０は、この未調整データをセルラー・データ・ネットワークなどを介して遠隔処理場所２００（図６）に送信することができ、この遠隔処理場所２００では、前記データを調整し、アーカイブし、全体的な配管評価データベースに追加することができ、また、前記管路評価場所にいる作業者が解析を行うためにほぼリアルタイムで前記現場に送信して返すことができる。

前記リールアセンブリ１１０の具体的な詳細を、より具体的にかつ図４および５を引き続き参照して、この最も好適な実施形態によって説明する。前記リールアセンブリ１１０は、固定フレーム部分と、前記固定部分に対して回転する回転部分とを含んでいる。前記固定部分は、前記地面上に据えられるようになっている前記脚部１２０を含んでいる。前記脚部１２０から上方に把手１２５が伸びており、前記リールアセンブリ１１０の回転部分を握る必要なく、これを握って前記リールアセンブリ１１０を持ち運ぶために都合よく配置されている。特に前記リールアセンブリ１１０上に大量のケーブル１５０が支持されているときには、前記脚部１２０の部分に車輪１２２を選択的に設けてもよく、これにより前記リールアセンブリ１１０を地面上で移動させることが可能となる。

前記リールアセンブリ１１０の固定されたフレーム部分もまた、前記把手１２５と前記脚部１２０との間の接合部で軸部１３０を支持している。この軸部１３０は、前記リールアセンブリ１１０の回転部分の回転中心線に沿って延在している。前記軸部１３０は、前記リールアセンブリ１１０の回転部分のハブ１４０がその周りを回転するように支持できるシャフトとして機能する。好ましくは、前記軸部１３０は、前記固定フレームの他の部分から幾分延出しているか、ないしは別の方法で接地クリップ１４２を介して取り付けるために都合よくアクセスされるように構成された端部１３４を有する。この接地クリップ１４２は接地電線２２まで延伸し、この設置電線は前記接地棒２０まで伸びている。このようにすれば、前記リールアセンブリ１１０の前記軸部１３０は、前記接地棒２０に効果的に接地される。

前記リールアセンブリ１１０の回転部分は全て、前記ハブ１４０を介して前記リールアセンブリ１１０の固定部分によって支持されている。前記ハブ１４０は、前記軸部１３０がその中心部分を前記ハブ１４０の中心線に沿って貫通する中空の円筒である。ケーブル支持ケージ１５０は、前記ハブ１４０から出て前記ケーブル支持ケージ１５０を支持しているスポーク１５５によって前記ハブ１４０の周りを円周方向に方向付けられている。このケーブル支持ケージ１５０は、好ましくは、その上に支持されているケーブル５０を容易に清掃でき容易に乾燥することができるように大きく開放されていながらも、ケーブル５０が前記ケーブル５０のためのスプールの機能を果たす前記ケーブル支持ケージ１５０から脱落することがないように十分な支持を有する。

前記リールアセンブリ１１０は、好ましくは、正確な電流（またはその他の電気的パラメータの）振幅およびプローブ位置データを収集できるようにするうえで都合のよいように、前記リールアセンブリ１１０にしっかりと取り付けられた距離モジュール１６０およびプローブモジュール１７０を含んでいる。前記距離モジュール１６０は、好ましくは、前記把手１２５または前記脚部１２０の部分のような前記リールアセンブリ１１０の固定部分に搭載されている。この距離モジュール１６０は、好ましくは、前記リールアセンブリ１１０に固定的に取り付けられた箱の中に入っており、この箱は、その一部分の上にあって内部を貫通する穴部を備えたケーブルスリーブ１６２を有する。前記ケーブル５０は、前記ケーブルスリーブ１６２内のこの穴部１６４の中を通って引き回しされている。

この穴部１６４に隣接して、前記ケーブルスリーブ１６２の中を通過するケーブルの量を測定できる検出器が配置されている。一形態において、この検出器は、回転ダイヤルの形態であり、前記ケーブル５０がこのホイールを回転させずに前記穴部１６４の中を通過することができないように、前記穴部１６４の中に十分に横方向に延在している。前記ホイールの回転回数を測定し、この回転回数を前記リールアセンブリ１１０から繰り出されたケーブル５０の量と相関付けるように、このホイールには回転変換器が関連付けられている。

先ず、作業者が、前記距離モジュール１６０からマンホールＭまで、および前記マンホールＭの底を通って評価の対象である導管内の起点までの距離を精密に測定するが、所望であればこの「オフセット」を前記オンサイトプロセッサに入力することができる。次に、前記距離モジュール１６０内の穴部１６４の中を通過する前記ケーブル５０に関連付けられる距離データが収集され、この距離データが、前記進入マンホールの下のこの起点から離れた前記ケーブルの距離に相関付けられる。前記距離モジュール１６０は、この開始距離を入力できる入力装置を含むことができる。あるいは、前記距離モジュール１６０はただ単にゼロ点規正ボタンを含むだけでもよく、前記プローブ６０が前記起点にあるとみなされ、前記ケーブル５０が前記リールアセンブリ１１０の場所と前記入力マンホールＭとの間で概ねぴんと張られているときに、このボタンを押下することができる。

前記リールアセンブリ１１０は、導管の評価中には動かないことが好ましいものの、前記リールアセンブリ１１０が動いたりまたは前記ケーブル５０に緩みが生じたりして前記距離モジュール１６０からの距離データが前記プローブ６０の位置との相関から外れた場合、このような潜在的な誤差は、前記遠隔処理場所２００などで前記データの調整時に補正することができる。このような調整の一形態は、前記導管内の継手と相関する電流振幅データの小さなスパイクを識別する工程を含む。前記導管内の継手同士の間の距離が既に分かっている場合、距離データおよびプローブ位置データのこのような比較的小さな誤差は、前記距離モジュール１６０からの実測距離データではなく、継手に関連付けられる検出された電流スパイクに制御させることにより補正することができる。

前記オンサイトプロセッサは、前記距離モジュール１６０からのデータの当初の収集のために設けられている。このオンサイトプロセッサは、好ましくは、スマートフォン１９０の形態である。前記距離モジュール１６０は、前記スマートフォン１９０またはその他のオンサイトプロセッサに配線接続してもよいが、最も好ましくは、無線送信機が前記距離モジュール１６０に関連付けられている。この無線送受信機１６６は、距離データを前記スマートフォン１９０に送信する。前記距離データにはタイムスタンプを付与することもでき、ないしは別の方法でこれを前記プローブモジュール１７０からの電流振幅データに相関付けることもできる。一形態において、この送信機１６６はブルートゥース送信機であり、前記スマートフォン１９０はブルートゥース動作可能なスマートフォンである。
好ましくは、前記送信機１６６が前記スマートフォン１９０との通信時に干渉を回避するように、前記距離モジュール１６０には専用周波数が提供されている。前記全体システム１０の動作に望まれる感度によっては、前記距離モジュール１６０およびこれに関連付けられて前記スマートフォン１９０上で動作するソフトウェアが、データ・サンプル・レートを提供することができる。

前記プローブモジュール１７０は、その上の電流計（またはその他の電気パラメータ用計器）を含んでおり、また、好ましくは電池の形態などの前記電圧源４０をも含んでいる。最も好ましくは、前記電気計器３０および電圧源４０を含むこれらの要素は、前記ケーブル支持ケージ１５０と前記ハブ１４０との間のスポーク１５５のような前記リールアセンブリ１１０の回転部分に搭載されている前記プローブモジュール１７０内に配置されている。このようにすれば、前記電圧源４０は、前記電圧源４０から前記プローブ６０まで伸びる電気ケーブル５０のみと共に配置することができ、前記全体回路内の良好ではない接続によって生じる可能性のあるあらゆる歪みを最小限に抑えることができる。

前記電流計が前記ケーブル５０に密接に連結し、前記ケーブル５０および前記全体直列回路の関連部分を通過する電流を測定することができるように、前記電流計３０にもまたこのプローブモジュール１７０が設けられ、前記ケーブル支持ケージ１５０およびハブ１４０と共に回転していることが好ましい。この場所が望ましいものの、前記直列回路の他の部分に前記電気計器３０が配置されることも考えられる。前記電圧源４０に電池を利用することにより、前記システム１０に関連付けられる前記直列回路を駆動する電力を供給するために、ブラシなどの回転接続部を必要としない。

前記プローブモジュール１７０は、好ましくは、電流データを前記電流センサー３０から前記スマートフォン１９０またはその他のオンサイトプロセッサに直接送信できる送信機１７６を含んでいる。この送信機１７６は、前記プローブ６０に隣接する前記導管壁Ｗ内に位置する欠陥の特性と相関する電流振幅信号を送信する。この電流振幅データは、好ましくは、ブルートゥースによって前記スマートフォン１９０に送信される。前記電流振幅データは、前記電流振幅データに関連付けられるタイムスタンプを提供するなどの、これを前記距離モジュール１６０からのプローブ位置／距離データに相関付けることができるような方法で、送信することができる。前記送信機１７６は、ブルートゥース以外の他の送信形態を利用してもよい。

前記スマートフォン１９０またはその他のオンサイトプロセッサは、前記距離モジュール１６０からの信号および前記プローブモジュール１７０からの信号の２つの前記信号を解析し、結果としてプローブ位置欄およびこれに対応する電流振幅欄を有する未調整の２次元データセットを作成するように、各々の信号を相関付ける。この２次元データセットは、電流振幅対距離の形態（図３）のようにグラフ化が可能であり、欠陥が存在する可能性のある場所の指示を提供することができる。タイムスタンプの代わりに、前記オンサイトプロセッサが受信した２つの前記信号から、ただ単にデータセットをリアルタイムに作成することもできる。データは通常パケットとして送られるので、パケット間の経過時間を利用して２つの前記データセットを相互に相関付けることもできる。

当初は、このデータは未調整データである。例えば、土壌の導電性は考慮されていない。また、前記ケーブル５０から繰り出される際の緩みまたはその他の不規則な事項を織り込むための調整が行われておらず、これにより、プローブ位置データは、継手の位置のデータを利用して前記信号の距離の部分を補正するなどの調整が必要となる可能性がある。この未調整データは十分に精密ではないものの、スマートフォンなどのオンサイトプロセッサを介して前記スマートフォンのディスプレイ上などにこの未調整データを表示することには、多少の利益がある。例えば、このような表示は、データが収集されていることを証明することができる。熟練した専門家が、前記データが調整後に有用であるか、または前記システムの動作に何らかの支障が生じているかを判断することができる可能性がある。また、異常に大きな欠陥などの極端な状態が存在する場合、未調整データでさえこのような欠陥を明白に示す傾向があるであろう。必要に応じてさらなる対策を直ちにとることができるように、前記スマートフォンの中に、深刻な欠陥が発生している高い可能性および前記欠陥のおよその場所を未熟な係員にさえ示すであろうアラームを事前設定することができる。

図６を具体的に参照しながら、前記未調整データのさらなる調整およびその他の取り扱い、ならびにその後の処理および調整されたデータについて説明する。先ず、前記未調整または生データが、通常は前記距離モジュールおよび前記プローブモジュールから２つの別個の伝送の形態で、前記スマートフォンによって受信され、これらが単一の未調整信号として相互に相関付けられる。前記スマートフォン１９０は、好ましくは、前記スマートフォン１９０に内蔵されているセルラーデータ伝送システムを利用するか、またはその他の形態のオンサイトプロセッサ用の他の伝送技術を利用するなどして、遠隔処理場所２００と通信する。この生データが前記処理場所に伝送された後、前記生データを未加工の形態のままアーカイブすることができる。また、前記生データに、前記電流振幅データの正規化などの調整を行うことができる。例えば、土壌の導電性の異なる状態が、前記電流センサー３０によって測定されている電流の大きさの異なる結果を生じさせる。また、前記導管内の前記流体Ｆの導電性が、前記電流計３０によって測定される電流の大きさに影響を与える。これらの電流振幅の変動の影響は、検査中の導管の全長に亘って一定である傾向があるであろうから、漏れが発生する可能性のある欠陥に関連付けられる電流振幅のスパイクを完全に覆い隠すことはない。しかし、前記データ内のこれらスパイクは、調整なしでは幾分不明瞭となり、識別および正しい解釈がより困難となる可能性がある。

電流振幅の正規化の一形態は、電流振幅の最大示度またはほぼ最大示度を見つけ、これに１００％などの任意の値を付与する工程を含む。他の全ての電流振幅データは、各電流振幅データセットがこの最大振幅に対して有する百分率を特定するために、この最大振幅データと比較される。最大の９０％である電流振幅の示度には「９０」の値が付与されることとなる。このようにして、前記データセットが線形的に正規化されることとなる。場合によっては、線形目盛またはその他何らかの形態の正規化ではなく対数目盛を利用するような非線形正規化がより効果的な場合がある。例えば、標準偏差の形態における標準からの統計的ばらつきを利用することができる。一般的な電流振幅の正規化手法を利用し、実際に提示された欠陥に関する現場経験を有することにより、最良の電流正規化手法を開発し実施することができる。

また、データの調整は、前記距離モジュール１６０から供給された前記距離信号の補正を含むこともできる。例えば、および上述のように、導管の既知のセグメント間の継手Ｐの位置を、前記電流振幅データ内で一定間隔の小さなスパイクの形態として見ることができる。これら小さなスパイクの予期される場所を、元の距離モジュール信号データを利用してプロットした実際の場所と比較することができる。これらが互いに同期していない場合、このことは、前記ケーブル１６０の伸び、前記距離モジュール１６０内のセンサーの良好ではない較正に関連付けられる距離の累積誤差、前記ケーブルが前記導管の実際の長さよりも僅かに長い若しくは短い距離を移動する原因となる評価中の導管の曲がり、または前記ケーブル５０の部分の過剰な若しくはばらついた緩みで、特に前記リールアセンブリ１１０と前記ケーブル５０が前記導管内に進入する第１のマンホールとの間のこれら緩みを示している可能性がある。データの調整は、前記実測距離の座標を補正して、電流振幅スパイクを示す継手と整列させ、前記導管内の欠陥を示している可能性のある前記電流振幅スパイクを正しく突き止める工程を含むことができる。

また、電気障害雑音若しくは前記データからの雑音の除去、または潜在的な前記データからの干渉の形態の除去など、他の調整も行うことができる。前記調整後データを、未調整データをアーカイブするのと同様の方法でアーカイブすることができる。前記調整後データはまた、下水道作業員またはその他の地下管路の作業員が、将来的に試験を行って管路システムの異なる部分の相対的な健全性を相互に比較するときのベンチマークとしての役割を果たすことのできる、前記システム全体の状況の特性評価を有することができるように、下水道システム全体などの配管網全体のより大きな全体的なデータベース内の他の調整済みデータと共に利用することもできる。

最後に、前記調整後データを、スマートフォン１９０のような前記遠隔プロセッサに送信して返すことができる。この調整後データは、現場係員がこの時点では前記調整済みであるデータを見ることができるように、前記スマートフォン１９０または前記オンサイトプロセッサに関連付けられた他のディスプレイ上に表示することができる。前記調整のプロセスは自動化でき、迅速に行うことができるので、前記調整後データのこの再送信をほぼリアルタイムで行うことができる。このようにすれば、現場係員は、閲覧可能で、かつ前記導管の区画の再評価の必要があるか、若しくは他の手段によるさらなる検査を必要とする何らかの深刻な欠陥が存在するかなどの情報を現場係員に提供することができ、または走査作業を終了する前に正確なデータが収集できたという確信を提供することができる調整後データに直ちにアクセスすることができる。

本開示は、本発明の好適な実施形態および本発明を実践する最良の態様を明らかにするために提供されている。本発明をこのように説明したものの、本発明の開示の範囲および趣旨から逸脱することなく、前記好適な実施形態に様々な異なる修正を施すことができることは明白な筈である。構造体がある機能を実行するための手段として特定されている場合、前記特定は、指定された前記機能を実行できる全ての構造体を含むことが意図される。本発明の構造体が相互に連結しているとして特定されている場合、このような言葉は、直接相互に連結しているまたは介在する構造体を通じて相互に連結している前記構造体を含むように広義に解釈されるべきである。このような連結は恒久的であってもまたは一時的であってもよく、固定式または特に制約のない限り依然として何らかの付着を提供しながらも枢動、摺動、若しくはその他の相対的な運動を可能とする方式の何れかであってもよい。

本発明は、エレクトロスキャン法を利用して埋設管の状態に関連付けられるデータを効率的かつ正確に収集するシステムを提供するという点において、産業上の利用可能性を発揮する。

本発明の別の目的は、導管に関するエレクトロスキャンのデータの有用性を最大化するために収集、表示、調整、およびアーカイブする方法および装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、漏れの可能性を有する導管の欠陥について下水管または水道管などの地中にある導管の区画を評価するシステムおよび装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、埋設管の状態を評価する効果的な方法および装置を提供することにより、管路内に漏入しまたはこれらから漏出する流体の漏れを最小限に抑えることにある。
本発明の別の目的は、埋設管のエレクトロスキャン評価システムに関連付けられるケーブルの管理を便利かつ容易に行うシステムおよび装置を提供し、かつ非常に精密なデータを取得することにある。

本発明の別の目的は、未調整データおよび調整後データの両方を含むパイプの欠陥のデータを収集、解析、およびアーカイブするシステムおよび方法を提供することにある。

本発明の産業上の利用可能性を実証するさらに他の目的は、本明細書内に含まれる詳細な説明を注意深く読み、添付図面を検討し、本明細書に含まれる請求項を検討することにより明白となるであろう。

Claims (29)

1. 導管の欠陥に関するデータを収集、解析、およびアーカイブする方法であって、
   埋設管内に適合するサイズに設定された電気プローブと、近位端部と前記プローブに電気的に連通するように取り付けられた遠位端部を有する導電性ケーブルと、前記ケーブルに連結され、前記プローブから離間された電圧源と、前記ケーブルの前記近位端部に連結された接地インターフェースと、前記ケーブル、前記電圧源、および前記接地インターフェースとを含む回路内の電気信号を測定するように配置されている電気計器とを提供する工程であって、前記電気信号は前記プローブに隣接する前記埋設管の欠陥と相関するものである、前記提供する工程と、
   オンサイトプロセッサと遠隔プロセッサとを含む少なくとも２つのデータプロセッサを提供する工程と、
   未調整データ用のディスプレイと、前記未調整データを前記遠隔プロセッサに送信できる送信機とを含むように前記オンサイトプロセッサを構成する工程であって、前記遠隔プロセッサは、前記データを調整してデータの有用性を向上させるようになっているプロセッサ、メモリおよびソフトウェアと、前記調整後信号を前記オンサイトプロセッサに返信することのできる送信機とを含むものである、前記構成する工程と、
   前記オンサイトプロセッサによりデータを収集する工程と、
   前記未調整データを前記遠隔プロセッサに返信する工程と、
   前記遠隔プロセッサにより前記未調整データを調整後データに調整する工程と、
   前記調整後データを前記オンサイトプロセッサに返信する工程と、
   前記オンサイトプロセッサにより前記調整後データを表示する工程と、
   を含む方法。
2. 請求項１記載の方法において、前記調整後データの表示は、電気的振幅に対するプローブ位置に関するグラフ表示を含むものである方法。
3. 請求項２記載の方法において、前記調整する工程は、前記埋設管の継手の場所に関連付けられた電気的振幅の差を調整して所定の予期される前記埋設管の場所と一致するように前記未調整のデータ調整する工程を含むものである方法。
4. 請求項１記載の方法において、さらに、
   前記遠隔プロセッサにより前記調整後データおよび前記未調整データをアーカイブする工程を含むものである方法。
5. 請求項１記載の方法において、前記調整後データは、他の場所および他の時点からの調整後データと結合されて配管システム全体の状態に関するより大きなデータセットが確立されるものである方法。
6. 請求項１記載の方法において、前記少なくとも２つのデータプロセッサを提供する工程は、前記オンサイトプロセッサをディスプレイとセルラー電話データ送信機とを含むスマートフォンとして提供する工程を含み、前記セルラー電話データ送信機はデータを前記遠隔場所に送信するようになっており、前記ディスプレイは調整後データおよび未調整データを電流振幅に対するプローブ位置のグラフとして表示するようになっているものである方法。
7. 請求項６記載の方法において、前記オンサイトプロセッサは、前記未調整データと比較され、前記データの要素が前記埋設管の欠陥を示す所定の振幅と十分に相関する可能性が高い場合にアラームを生成するアラームパラメータが内部にプログラムされているソフトウェアを含むものである方法。
8. 請求項１記載の方法において、前記提供する工程は、前記導電性ケーブルの少なくとも一部分が巻装されたケーブルリールを提供する工程を有し、前記ケーブルはその近位端部を介して前記接地インターフェースと同時に電気的に接続され、前記ケーブルの前記遠位端部は、前記ケーブルリールから繰り出されて前記プローブに取り付けられるものである方法。
9. 請求項８記載の方法において、さらに、
   前記ケーブルリール上に距離センサーを含むように前記ケーブルリールを構成する工程を含むものであり、当該距離センサーは、前記ケーブルリールから繰り出されたケーブルの量を測定し、前記オンサイトプロセッサによって前記未調整データセットとして結合するために電流振幅データと共にケーブル距離データを前記オンサイトプロセッサに送信するようになっているものである方法。
10. 埋設管において漏水する欠陥部分を特定するシステムであって、
    埋設管内に適合するサイズに設定された電気プローブと、
    近位端部と遠位端部とを有し、前記遠位端部が前記プローブに電気的に連通するように取り付けられた導電性ケーブルと、
    前記ケーブルに連結され、且つ前記プローブから離間された電圧源と、
    前記ケーブルの前記近位端部に連結された接地インターフェースと、
    前記ケーブル、前記電圧源、および前記接地インターフェースを含む回路内の電気信号を測定するように配置された電気計器であって、前記電気信号は前記プローブに隣接する前記埋設管内の欠陥と相関するものである、前記電気計器と、
    回転するように構成され、前記ケーブルの少なくとも一部が巻装されたケーブルリールであって、当該ケーブルリールは、前記ケーブルの前記近位端部を介して前記接地インターフェースと同時に電気的に接続され、当該ケーブルリールから繰り出された前記ケーブルの前記遠位端部を介して前記プローブに電気的に接続される前記ケーブルを有するものである、前記ケーブルリールと
    を有するシステム。
11. 請求項１０記載のシステムにおいて、前記電圧源は電池を含むものであるシステム。
12. 請求項１１記載のシステムにおいて、前記電気計器は、前記電池により発生した電圧により生成され、前記ケーブル内を流れる電流を測定する電流計を含むものであるシステム。
13. 請求項１２記載のシステムにおいて、前記プローブ、前記ケーブル、および前記電池は、前記接地インターフェースと共に直列電気回路を形成するものであり、その電流経路は前記接地インターフェースから前記プローブまで延長し、前記接地インターフェースが埋設される地中から前記プローブが配置される埋設管の少なくとも一部を通る経路を含むものであるシステム。
14. 請求項１３記載のシステムにおいて、前記電池は、前記ケーブルリールの固定部分に対して回転する回転部分に配置されるものであるシステム。
15. 請求項１４記載のシステムにおいて、
    前記電流計は、前記ケーブルリールの回転部分に配置され且つ無線送信機に連結されることにより、前記プローブに隣接する前記埋設管内の欠陥と相関する信号を無線で送信するように構成されているものであり、
    前記無線送信機は、前記信号を、前記信号と相関するデータを表示するディスプレイを有する携帯型受信装置に送信するものであるシステム。
16. 請求項１５記載のシステムにおいて、前記ディスプレイは、電流振幅に対する前記プローブの前記埋設管内における位置までの距離を示すグラフを含むものであるシステム。
17. 請求項１６記載のシステムにおいて、前記携帯型受信装置は携帯型スマートフォンであり、前記電流計のための前記無線送信機は、ブルートゥース無線送信機であるシステム。
18. 請求項１７記載のシステムにおいて、前記ケーブルリールは距離センサーを含み、
    前記距離センサーは、前記ケーブルリールの回転部分に対し固定状態で維持される前記ケーブルリールのフレームに固定されるものであり、また、前記ケーブルの前記近端部は前記回転部分に装着されるものであり、
    前記距離センサーは、前記ケーブルリールから繰り出されるケーブルの量を検出するように構成されており、
    前記距離センサーは、前記プローブの位置に関連付けられた距離データと電流振幅データを相関させるために、前記携帯型受信装置に信号を送信するように構成された送信機に連結されており、当該相関関係は前記携帯型受信装置の前記ディスプレイにより表示されるものであるシステム。
19. 請求項１０記載のシステムにおいて、前記ケーブルリールは、前記埋設管内において前記プローブの配置位置まで延長された前記ケーブルの距離を測定し、前記プローブの配置位置と相関する信号を生成するように構成された距離センサーを含むものであるシステム。
20. 請求項１９記載のシステムにおいて、前記距離センサーは、前記ケーブルの少なくとも一部が巻装された前記ケーブルリールの回転部分に対し固定状態で維持される前記ケーブルリールのフレームに取り付けられるものであるシステム。
21. 請求項２０記載のシステムにおいて、前記距離センサーは穴部を有する筒状部を含み、この穴部は前記筒状部を貫通して設けられ、前記ケーブルは前記穴部を通って移動するものであり、
    前記筒状部は関連する検出器を有し、当該検出器は、前記筒状部内を移動して前記検出器を通過したケーブルの量を測定するように構成されているものであるシステム。
22. 請求項２１記載のシステムにおいて、前記距離センサーは、前記ケーブルの距離と前記プローブの位置とを相関させる信号を、ディスプレイを備える携帯型受信装置に送信する送信機を含むものであり、
    前記携帯型受信装置は、前記距離センサーからのデータを前記電気計器からのデータと相関させ、検出された電流振幅に対する前記プローブの位置をグラフに表示することが可能なプロセッサを含むものであるシステム。
23. 請求項１０記載のシステムにおいて、前記ケーブルリールはハブを含み、前記ケーブルの前記近位端部は当該ハブに電気的に接地されるものであり、
    接地棒が前記ハブに接地されていることにより、電気的な接続を維持しながら当該接地棒と前記ハブとの間で回転が容易になるものであるシステム。
24. 請求項２３記載のシステムにおいて、前記接地棒は接地線に連結され、当該接地線は前記接地棒に連結された端部と反対側の端部に着脱自在な電気コネクタを有し、
    前記電気コネクタは、軸部であって、前記ハブがその上を回転する軸部の端部に連結するように構成されており、
    前記軸部および前記ハブは導電性材料で形成され、前記ハブは前記軸部との電気的な接続を維持するような態様で前記軸部上を回転することにより、前記軸部、前記接地線、および前記接地棒を介して接地されるものであるシステム。
25. 埋設管において漏水する欠陥部分を特定する方法であって、
    埋設管内に適合するサイズに設定された電気プローブと、近位端部と遠位端部とを有し、前記遠位端部が前記プローブに電気的に連通するように取り付けられた導電性ケーブルと、前記ケーブルに連結され、且つ前記プローブから離間された電圧源と、前記ケーブルの前記近位端部に連結された接地インターフェースと、前記ケーブル、前記電圧源、および前記接地インターフェースを含む回路内の電気信号を測定するように配置された電気計器であって、前記電気信号は前記プローブに隣接する前記埋設管内の欠陥と相関するものである、前記電気計器と、回転するように構成され、前記ケーブルの少なくとも一部が巻装されたケーブルリールであって、当該ケーブルリールは、前記ケーブルの前記近位端部を介して前記接地インターフェースと同時に電気的に接続され、当該ケーブルリールから繰り出された前記ケーブルの前記遠位端部を介して前記プローブに電気的に接続される前記ケーブルを有するものである、前記ケーブルリールと、を提供する工程と、
    前記埋設管内の前記プローブの位置と相関する、前記ケーブルリールから繰り出されたケーブルの量を測定する工程と、
    前記埋設管における欠陥部分を視覚表示するために、前記電気計器からの電気信号データに対する前記プローブの位置データのグラフを作成する工程と
    を有する方法。
26. 請求項２５記載の方法において、前記提供する工程は、前記電圧源を電池として提供する工程と、前記電気計器を電流計として提供する工程を含むものであり、
    前記ケーブルと、前記プローブと、前記電圧源と、前記接地インターフェースと、前記接地インターフェースが埋設される地中の少なくとも一部と、前記プローブに隣接する前記埋設管の一部との間に直列回路が存在するものである方法。
27. 請求項２６記載の方法において、前記測定する工程は、前記ケーブルリールの固定フレームに取り付けられたケーブル距離センサーを提供する工程を含み、当該距離センサーは穴部を有する筒状部を含み、この穴部は前記筒状部を貫通して設けられているものであり、
    前記ケーブルは前記筒状部の内部を通って移動するように構成されており、前記ケーブルリールから繰り出されたケーブルが前記筒状部を通過すると、通過したケーブルの量が検出されるものである方法。
28. 請求項２７記載の方法において、前記電気計器および前記距離センサーはそれぞれブルートゥース送信機を含み、この方法は、さらに、
    前記電気計器および前記距離センサーからの信号を携帯型受信装置に送信する工程を有し、
    前記携帯型受信装置は、前記距離センサーからの前記プローブの位置データと前記電気計器からの電流振幅データを組み合わせることにより生成される電流振幅に対する前記プローブの位置を視覚表示するディスプレイを有するものである方法。
29. 請求項２８記載の方法において、前記携帯型受信装置は、ブルートゥース送信機とディスプレイとを有するスマートフォンである方法。

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