JP2019012050A - Device and method for monitoring factor of water leakage in underground pipe channel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、土中に埋設された管水路の漏水原因、特に高圧農業用パイプラインの漏水事故の原因究明や漏水位置の特定のために常時観測を行う漏水原因モニタリング装置、及び漏水原因モニタリング方法に関する。 The present invention relates to a leakage cause monitoring device for constantly observing the cause of leakage in pipes buried in the soil, in particular, for investigation of the cause of a leakage accident in a high-pressure agricultural pipeline and for specifying the leakage position. About.
高圧農業用パイプラインの支線水路において使用されている高圧用の硬質ポリ塩化ビニル管（ＰＶＣ）の破損事故は、疲労破壊である。埋設された硬質ポリ塩化ビニル管が繰り返し荷重を受けると、その応力の大きさが許容引張強さよりも小さい場合でも、き裂が管壁に生じて成長する。疲労破壊とは最終的に割れに至る現象である。しかし、土中に埋設された管水路は破壊に至るまでの動的な現象を目視で観察することが困難であるため、この繰り返し荷重が発生する原因や配管が破損するメカニズムは十分に解明されていない。
農業農村整備事業で敷設された基幹的な農業用パイプラインの総延長は１２，０００ｋｍを超え、その支線水路の総延長は膨大な長さに達している。農業用パイプラインの管体の材質は、パイプラインの水圧区分や送配水方式に応じて選定され、圃場に灌漑用水を配水する末端の支線水路では、設計水圧が１ＭＰａ以下であれば、初期費用が安価な硬質ポリ塩化ビニル管が使用される場合が多い。硬質ポリ塩化ビニル管は農業用パイプラインの総延長の約２０％を占めており、末端配水系を中心に整備された口径５００ｍｍ以下の農業用パイプラインの賦存量のうちの３２％が硬質ポリ塩化ビニル管であると言われる。これら小口径管は県営や団体営で施工される支線水路に利用されることが多く、国が小口径管の破損事故について実態を把握することは困難である。
畑地灌漑を行っている受益地区ではスプリンクラーを回すために高圧の水を必要としており、設計水圧が１ＭＰａ以下であれば、高圧用配管（例えば、ＶＰ管やＶＨ管）が使用される。このような高圧パイプラインを管理している土地改良区においては、硬質ポリ塩化ビニル管の管破損事故の件数が年々増加傾向にあり、維持管理上の問題となっている。しかし、現場においては管破損事故の復旧工事が優先されるため、管破損事故の原因究明が進展しておらず、予防・保全対策がなされていないのが現状である。
漏水事故の原因調査を行うための附帯施設は、農林水産省農村振興局が作成し、国内の農業用パイプラインの計画と施工の基準書となっている土地改良事業計画設計基準及び運用・解説 設計 「パイプライン」（以下、設計基準）では規定されていない。
漏水位置の特定は、水理ユニット毎に制水弁で締め切り、上流側の水位の低下具合を見て、漏水を検知する水張り試験が一般的である。
漏水を検知する水張り試験は、人員と時間を要する作業であるため、日常の漏水モニタリング試験として継続することは困難である。
近年では、カメラ付きの漏水探査ロボットを管内に投入して管内のき裂を撮影する技術がある（例えば特許文献１）。
また、特許文献２は、パイプラインにセンサーを設置し、このセンサーによってパイプラインの破損をモニタリングすることを提案している。
The failure of a high-pressure hard polyvinyl chloride pipe (PVC) used in a branch waterway of a high-pressure agricultural pipeline is fatigue failure. When the embedded hard polyvinyl chloride pipe is repeatedly subjected to a load, a crack is generated on the pipe wall and grows even when the magnitude of the stress is smaller than the allowable tensile strength. Fatigue failure is a phenomenon that eventually leads to cracking. However, since it is difficult to visually observe the dynamic phenomenon leading to failure of pipe channels buried in the soil, the cause of this repeated load and the mechanism of pipe breakage are fully elucidated. Not.
The total length of the basic agricultural pipeline laid in the agricultural and rural development project exceeds 12,000 km, and the total length of its branch waterway has reached a huge length. The material of the pipe body of the agricultural pipeline is selected according to the hydraulic pressure division of the pipeline and the water supply / distribution method. In the branch line where the irrigation water is distributed to the field, if the design water pressure is 1 MPa or less, the initial cost In many cases, an inexpensive hard polyvinyl chloride pipe is used. Rigid polyvinyl chloride pipes account for approximately 20% of the total length of agricultural pipelines, and 32% of the existing pipelines with a diameter of 500 mm or less, centered on the terminal water distribution system, account for It is said to be a vinyl chloride tube. These small-diameter pipes are often used for branch waterways constructed by prefectural and group-run companies, and it is difficult for the government to grasp the actual situation of small-diameter pipe damage.
In the beneficiary area where upland irrigation is performed, high-pressure water is required to turn the sprinkler. If the design water pressure is 1 MPa or less, high-pressure pipes (for example, VP pipes and VH pipes) are used. In land improvement districts that manage such high-pressure pipelines, the number of hard polyvinyl chloride pipe failures has been increasing year by year, which is a problem in maintenance. However, since restoration work for pipe breakage accidents is given priority at the site, investigation of the cause of pipe breakage accidents has not progressed, and no preventive / maintenance measures have been taken.
Ancillary facilities for investigating the cause of water leakage accidents are prepared by the Rural Development Bureau of the Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries, and are the standard for planning and construction of domestic agricultural pipelines. Design Not specified in the “pipeline” (design criteria).
The water leakage position is generally identified by closing the water control valve for each hydraulic unit and detecting the water leakage by checking the degree of water level drop on the upstream side.
Since the water filling test for detecting water leakage is a work that requires personnel and time, it is difficult to continue as a daily water leakage monitoring test.
In recent years, there has been a technique for photographing a crack in a pipe by introducing a water leakage exploration robot with a camera into the pipe (for example, Patent Document 1).
Further, Patent Document 2 proposes that a sensor is installed in the pipeline, and that the pipeline is monitored for breakage using this sensor.
しかし、特許文献１では、漏水探査口ポットの投入口を確保するため、管路付近を掘削して、管頂付近を切断する必要があり、漏水探査ロボットを利用するためのコストが高いため、農業用パイプラインを維持管理している土地改良区は容易に行うことができない調査である。
特許文献２は、導波を検出対象として、パイプラインの変形をモニタリングすることで、パイプラインの破損を検出し、又は破損に至るリスクを検出できるが、破損の原因究明の調査には適さない。
なお、モニタリング施設は、現行の設計基準に規定されていないため、これまでモニタリング施設が現場に施工されたことはない。漏水事故後は迅速な復旧作業を行うことが重要である。漏水事故が多発する地区においては、復旧作業が忙しく、漏水事故の原因究明のための調査がなされることはなく、維持管理者の経験的な判断によって原因を推定しているのが現状である。よって、同一の原因で漏水事故が多発する農業用パイプラインにおいては適切な対策方法を施すことができず、漏水事故が継続している地区がある。
However, in Patent Document 1, it is necessary to excavate the vicinity of the pipe to cut the vicinity of the top of the pipe in order to secure the inlet of the water leakage exploration port pot, and the cost for using the water leakage exploration robot is high. Land improvement districts that maintain agricultural pipelines cannot be easily surveyed.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-26883 can detect the damage of the pipeline or detect the risk of the damage by monitoring the deformation of the pipeline with the guided wave as a detection target, but is not suitable for investigation of the cause of the damage. .
In addition, since the monitoring facility is not stipulated in the current design standards, the monitoring facility has never been constructed on site. It is important to perform quick recovery work after a water leak. In areas where water leakage accidents occur frequently, recovery work is busy, investigations to investigate the cause of water leakage accidents are not made, and the cause is estimated based on the empirical judgment of the maintenance manager . Therefore, in agricultural pipelines where water leakage accidents occur frequently due to the same cause, appropriate countermeasures cannot be taken, and there are some areas where water leakage accidents continue.
そこで本発明は、漏水の原因を調査できる埋設管水路の漏水原因モニタリング装置及び埋設管水路の漏水原因モニタリング方法を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the leakage cause monitoring apparatus of the buried pipe waterway which can investigate the cause of water leakage, and the leakage cause monitoring method of a buried pipe waterway.
請求項１記載の本発明の埋設管水路の漏水原因モニタリング装置は、土中に埋設された管水路の漏水原因をモニタリングする埋設管水路の漏水原因モニタリング装置であって、前記管水路に用いられる配管内の水圧を検出する水圧センサーと、前記配管に加わる土圧を検出する土圧センサー又は前記配管の歪みを検出する歪みセンサーと、前記土圧センサー又は前記歪みセンサーでの検出データを格納するデータロガーとを備えたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の埋設管水路の漏水原因モニタリング装置において、前記土圧センサーを、前記配管の上方の前記土中に配置することを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の埋設管水路の漏水原因モニタリング装置において、前記歪みセンサーを、前記配管の管頂、管底、及び管側に配置することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の埋設管水路の漏水原因モニタリング装置において、前記管水路を、高圧農業用パイプラインの支線水路とし、前記配管を、硬質ポリ塩化ビニル管としたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の埋設管水路の漏水原因モニタリング装置において、前記管水路にモニタリング施設を設け、前記モニタリング施設は、地表面に開閉蓋を備え、前記モニタリング施設内には、前記データロガーを配設することを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項５に記載の埋設管水路の漏水原因モニタリング装置において、前記モニタリング施設内に位置する前記配管に、漏水探査ロボットを投入又は回収する投入・回収口を設けたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明の埋設管水路の漏水原因モニタリング方法は、土中に埋設された管水路の漏水原因をモニタリングする埋設管水路の漏水原因モニタリング方法であって、土圧センサーで検出した前記配管に加わる土圧又は歪みセンサーで検出した前記配管の歪みの検出データをデータロガーに蓄積する原因モニタリングステップと、前記管水路に用いられる配管内の水圧を水圧センサーで検出して漏水の有無を判断する漏水判断ステップと、前記漏水判断ステップの後に、漏水探査ロボットを投入して漏水箇所を特定する漏水箇所特定ステップとを備えたことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項７に記載の埋設管水路の漏水原因モニタリング方法において、前記管水路に第１モニタリング施設と第２モニタリング施設を設け、前記原因モニタリングステップで蓄積する前記検出データ、及び前記漏水判断ステップで判断する前記漏水は、前記第１モニタリング施設と前記第２モニタリング施設との間に位置する前記配管を対象とし、前記漏水箇所特定ステップでは、前記漏水探査ロボットを、前記第１モニタリング施設から投入し、前記第２モニタリング施設で回収することを特徴とする。
The leakage cause monitoring apparatus for buried pipes according to the present invention according to claim 1 is a leakage cause monitoring apparatus for buried pipes that monitors the cause of leakage in pipes buried in soil, and is used for the pipes A water pressure sensor that detects the water pressure in the pipe, an earth pressure sensor that detects the earth pressure applied to the pipe, or a strain sensor that detects distortion of the pipe, and detection data from the earth pressure sensor or the strain sensor are stored. A data logger is provided.
According to a second aspect of the present invention, in the leakage cause monitoring device for an embedded pipe channel according to the first aspect, the earth pressure sensor is disposed in the soil above the pipe.
According to a third aspect of the present invention, in the leakage cause monitoring device for an embedded pipe water channel according to the first aspect, the strain sensors are arranged on the top, the bottom, and the pipe side of the pipe. .
According to a fourth aspect of the present invention, in the leakage monitoring apparatus for a buried pipe channel according to any one of the first to third aspects, the pipe channel is a branch channel of a high-pressure agricultural pipeline, The pipe is a hard polyvinyl chloride pipe.
According to a fifth aspect of the present invention, in the apparatus for monitoring a cause of leakage of a buried pipe channel according to any one of the first to fourth aspects, a monitoring facility is provided in the pipe channel, and the monitoring facility has a ground surface. And an open / close lid, and the data logger is disposed in the monitoring facility.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a leakage cause monitoring apparatus for a buried pipe channel according to the fifth aspect, wherein an input / recovery port for introducing or collecting a water leakage exploration robot is provided in the pipe located in the monitoring facility. It is characterized by that.
According to the seventh aspect of the present invention, there is provided a leakage cause monitoring method for a buried pipe channel according to the present invention, wherein the leakage cause monitoring method for a buried pipeline is monitored by an earth pressure sensor. The cause monitoring step of accumulating in the data logger the detection data of the strain of the pipe detected by the earth pressure or strain sensor applied to the pipe, and the presence or absence of water leakage by detecting the water pressure in the pipe used in the pipe water channel by the water pressure sensor And a water leakage location specifying step of supplying a water leakage exploration robot and specifying a water leakage location after the water leakage determination step.
The present invention described in claim 8 is the method for monitoring the cause of leakage of a buried pipe channel according to claim 7, wherein the first monitoring facility and the second monitoring facility are provided in the pipe channel, and the detection is accumulated in the cause monitoring step. The data and the water leakage determined in the water leakage determination step target the pipe located between the first monitoring facility and the second monitoring facility, and in the water leakage location specifying step, the water leakage exploration robot is It is input from the first monitoring facility and collected at the second monitoring facility.
本発明によれば、配管内の水圧を水圧センサーで検出して漏水の有無を判断でき、土圧センサーで検出した配管に加わる土圧又は歪みセンサーで検出した配管の歪みの検出データをデータロガーに蓄積することで漏水の原因を調査できる。
また本発明によれば、道路交通荷重による影響を調査でき、漏水が発生した場合には漏水位置の特定を行うことができる。
According to the present invention, it is possible to determine the presence or absence of water leakage by detecting the water pressure in the pipe with the water pressure sensor, and the data logger detects the earth pressure applied to the pipe detected by the earth pressure sensor or the pipe distortion detected by the strain sensor. The cause of water leakage can be investigated by accumulating in
Moreover, according to this invention, the influence by a road traffic load can be investigated, and when a water leak occurs, a water leak position can be specified.
本発明の第１の実施の形態による埋設管水路の漏水原因モニタリング装置は、管水路に用いられる配管内の水圧を検出する水圧センサーと、配管に加わる土圧を検出する土圧センサー又は配管の歪みを検出する歪みセンサーと、土圧センサー又は歪みセンサーでの検出データを格納するデータロガーとを備えたものである。本実施の形態によれば、配管内の水圧を水圧センサーで検出して漏水の有無を判断でき、土圧センサーで検出した配管に加わる土圧又は歪みセンサーで検出した配管の歪みの検出データをデータロガーに蓄積することで漏水の原因を調査できる。 A leakage cause monitoring device for a buried pipe channel according to the first embodiment of the present invention includes a water pressure sensor that detects a water pressure in a pipe used in the pipe channel, and a soil pressure sensor or a pipe that detects a soil pressure applied to the pipe. A strain sensor for detecting strain and a data logger for storing data detected by the earth pressure sensor or the strain sensor are provided. According to the present embodiment, the water pressure in the pipe can be detected by the water pressure sensor to determine the presence or absence of water leakage, and the earth pressure applied to the pipe detected by the earth pressure sensor or the pipe strain detection data detected by the strain sensor The cause of water leakage can be investigated by accumulating in the data logger.
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による埋設管水路の漏水原因モニタリング装置において、土圧センサーを、配管の上方の土中に配置するものである。本実施の形態によれば、道路交通荷重による影響を調査できる。 In the second embodiment of the present invention, the earth pressure sensor is arranged in the soil above the piping in the leakage cause monitoring apparatus for the buried pipe channel according to the first embodiment. According to the present embodiment, the influence of road traffic load can be investigated.
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態による埋設管水路の漏水原因モニタリング装置において、歪みセンサーを、配管の管頂、管底、及び管側に配置するものである。本実施の形態によれば、道路交通荷重と管内水圧による配管への影響を調査できる。 In the third embodiment of the present invention, the strain sensor is arranged on the top, the bottom, and the pipe side of the pipe in the leakage cause monitoring apparatus for the buried pipe water channel according to the first embodiment. According to the present embodiment, it is possible to investigate the influence of the road traffic load and pipe water pressure on the pipe.
本発明の第４の実施の形態は、第１から第３のいずれかの実施の形態による埋設管水路の漏水原因モニタリング装置において、管水路を、高圧農業用パイプラインの支線水路とし、配管を、硬質ポリ塩化ビニル管としたものである。本実施の形態によれば、農業用パイプラインで、特に漏水の多い支線水路での漏水原因を調査できる。 According to a fourth embodiment of the present invention, in the leakage monitoring apparatus for a buried pipe water channel according to any one of the first to third embodiments, the pipe water channel is a branch water channel of a high-pressure agricultural pipeline, and the piping is A rigid polyvinyl chloride tube is used. According to the present embodiment, it is possible to investigate the cause of water leakage in a branch waterway with particularly large water leakage in an agricultural pipeline.
本発明の第５の実施の形態は、第１から第４のいずれかの実施の形態による埋設管水路の漏水原因モニタリング装置において、管水路にモニタリング施設を設け、モニタリング施設は、地表面に開閉蓋を備え、モニタリング施設内には、データロガーを配設するものである。本実施の形態によれば、モニタリング施設を設けることで漏水原因の調査を容易に行える。 According to a fifth embodiment of the present invention, in the leakage monitoring apparatus for buried pipes according to any one of the first to fourth embodiments, a monitoring facility is provided in the pipe, and the monitoring facility is opened and closed on the ground surface. A lid is provided and a data logger is arranged in the monitoring facility. According to the present embodiment, it is possible to easily investigate the cause of water leakage by providing a monitoring facility.
本発明の第６の実施の形態は、第５の実施の形態による埋設管水路の漏水原因モニタリング装置において、モニタリング施設内に位置する配管に、漏水探査ロボットを投入又は回収する投入・回収口を設けたものである。本実施の形態によれば、モニタリング施設を漏水探査ロボットの投入・回収のピットとして活用でき、漏水探査ロボットを用いた漏水位置の特定を容易に行える。 According to a sixth embodiment of the present invention, in the leakage monitoring apparatus for buried pipe waterways according to the fifth embodiment, an input / recovery port for introducing or collecting a water leakage exploration robot to a pipe located in the monitoring facility is provided. It is provided. According to the present embodiment, the monitoring facility can be used as a pit for input / recovery of a water leakage exploration robot, and the water leakage position can be easily identified using the water leakage exploration robot.
本発明の第７の実施の形態による埋設管水路の漏水原因モニタリング方法は、土圧センサーで検出した配管に加わる土圧又は歪みセンサーで検出した配管の歪みの検出データをデータロガーに蓄積する原因モニタリングステップと、管水路に用いられる配管内の水圧を水圧センサーで検出して漏水の有無を判断する漏水判断ステップと、漏水判断ステップの後に、漏水探査ロボットを投入して漏水箇所を特定する漏水箇所特定ステップとを備えたものである。本実施の形態によれば、道路交通荷重による影響を調査でき、漏水が発生した場合には漏水位置の特定を行える。 The leakage cause monitoring method for a buried pipe channel according to the seventh embodiment of the present invention is a cause of accumulating in the data logger the detection data of the earth pressure applied to the pipe detected by the earth pressure sensor or the pipe distortion detected by the strain sensor. A monitoring step, a water leakage judgment step in which the water pressure in the pipe used for the pipe channel is detected by a water pressure sensor to determine the presence or absence of water leakage, and a water leakage investigation robot that is inserted after the water leakage determination step to identify the water leakage location And a location specifying step. According to the present embodiment, the influence of road traffic load can be investigated, and when water leakage occurs, the water leakage position can be specified.
本発明の第８の実施の形態は、第７の実施の形態による埋設管水路の漏水原因モニタリング方法において、管水路に第１モニタリング施設と第２モニタリング施設を設け、原因モニタリングステップで蓄積する検出データ、及び漏水判断ステップで判断する漏水は、第１モニタリング施設と第２モニタリング施設との間に位置する配管を対象とし、漏水箇所特定ステップでは、漏水探査ロボットを、第１モニタリング施設から投入し、第２モニタリング施設で回収するものである。本実施の形態によれば、第１モニタリング施設と第２モニタリング施設との間に位置する配管に対して、道路交通荷重による影響を調査でき、漏水が発生した場合には漏水位置の特定を行える。 According to an eighth embodiment of the present invention, in the leakage cause monitoring method for an embedded pipe channel according to the seventh embodiment, the first monitoring facility and the second monitoring facility are provided in the pipeline, and the detection is accumulated in the cause monitoring step. The data and the water leakage determined in the water leakage determination step are for the piping located between the first monitoring facility and the second monitoring facility. In the water leakage location identification step, a water leakage exploration robot is input from the first monitoring facility. This is collected at the second monitoring facility. According to the present embodiment, it is possible to investigate the influence of road traffic load on the piping located between the first monitoring facility and the second monitoring facility, and to specify the location of the water leak if a water leak occurs. .
以下本発明の一実施例による埋設管水路の漏水原因モニタリング装置について説明する。
図１は本実施例による埋設管水路の漏水原因モニタリング装置の構成図である。
Hereinafter, a leakage cause monitoring apparatus for a buried pipe channel according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a configuration diagram of a leakage cause monitoring device for a buried pipe channel according to the present embodiment.
本実施例による埋設管水路の漏水原因モニタリング装置は、土中Ａに埋設された管水路１０にモニタリング施設２０を設けている。
管水路１０には、通水停止や水圧調整が行える制水弁１１が適宜設けられている。モニタリング施設２０は、制水弁１１に隣接して設けることが好ましい。図１では、モニタリング施設２０を制水弁１１の下流に設けている。
モニタリング施設２０は、深さ２０００ｍｍ、内部空間の直径１５００ｍｍの有底円筒部材２１と、有底円筒部材２１の上面を塞ぐ直径９００ｍｍの開閉蓋２２とによってモニタリング空間Ｂを形成している。開閉蓋２２は地表面Ｃに位置する。
モニタリング空間Ｂには、管水路１０の配管１２と接続される配管３０を備えている。
配管１２又は配管３０は有底円筒部材２１を貫通している。
モニタリング空間Ｂ内の配管３０には、通水停止や水圧調整が行える制水弁３１と、漏水探査ロボット５１（図２参照）を投入又は回収する投入・回収口３２を設けている。投入・回収口３２の直径は、開閉蓋２２の直径より小さく配管３０の直径より大きく、例えば２００ｍｍとする。
The leakage cause monitoring apparatus for the buried pipe channel according to the present embodiment includes a monitoring facility 20 in the pipe channel 10 buried in the soil A.
A water control valve 11 capable of stopping water flow and adjusting water pressure is appropriately provided in the pipe channel 10. The monitoring facility 20 is preferably provided adjacent to the water control valve 11. In FIG. 1, the monitoring facility 20 is provided downstream of the water control valve 11.
The monitoring facility 20 forms a monitoring space B by a bottomed cylindrical member 21 having a depth of 2000 mm and an inner space diameter of 1500 mm, and an opening / closing lid 22 having a diameter of 900 mm that covers the upper surface of the bottomed cylindrical member 21. The open / close lid 22 is located on the ground surface C.
The monitoring space B includes a pipe 30 connected to the pipe 12 of the pipe water channel 10.
The pipe 12 or the pipe 30 penetrates the bottomed cylindrical member 21.
The piping 30 in the monitoring space B is provided with a water control valve 31 capable of stopping water flow and adjusting water pressure, and a charging / recovering port 32 for charging or collecting a water leakage exploration robot 51 (see FIG. 2). The diameter of the input / recovery port 32 is smaller than the diameter of the opening / closing lid 22 and larger than the diameter of the pipe 30, for example, 200 mm.
同漏水原因モニタリング装置は、管水路１０に用いられる配管１２又は配管３０内の水圧を検出する水圧センサー４１と、配管１２に加わる土圧を検出する土圧センサー４２と、配管１２の歪みを検出する歪みセンサー４３と、水圧センサー４１、土圧センサー４２、及び歪みセンサー４３での検出データを格納するデータロガー４４と、データロガー４４を動作させる電源４５と備えている。
土圧センサー４２は、配管１２の鉛直上方の土中Ａ、すなわち配管１２と地表面Ｃとの間に配置する。図１では、配管１２の管頂から２００ｍｍ上方位置に土圧センサー４２ａを、配管１２の管頂から１００ｍｍ上方位置に土圧センサー４２ｂを配置した場合を示している。
また、図１では、歪みセンサー４３として、配管１２の管頂に配置した歪みセンサー４３ａ、配管１２の管底に配置した歪みセンサー４３ｂ、及び配管１２の管側に配置した歪みセンサー４３ｃを示している。例えば配管１２の径が所定値より大きな場合には、このように複数の歪みセンサー４３ａ、４３ｂ、４３ｃを配管１２の管軸に垂直な断面上に配置することが好ましいが、例えば配管１２の径が所定値より小さな場合にはいずれか一つの歪みセンサー４３を設けてもよい。
モニタリング施設２０内には、少なくともデータロガー４４及び電源４５を配設する。図１に示すように、水圧センサー４１をモニタリング施設２０内に配設することが好ましい。
The water leakage cause monitoring device detects a water pressure sensor 41 that detects the water pressure in the pipe 12 or the pipe 30 used in the pipe water channel 10, an earth pressure sensor 42 that detects the earth pressure applied to the pipe 12, and detects distortion of the pipe 12. A strain sensor 43, a water pressure sensor 41, a soil pressure sensor 42, a data logger 44 for storing data detected by the strain sensor 43, and a power supply 45 for operating the data logger 44.
The earth pressure sensor 42 is disposed in the soil A vertically above the pipe 12, that is, between the pipe 12 and the ground surface C. FIG. 1 shows a case where the earth pressure sensor 42 a is disposed 200 mm above the top of the pipe 12 and the earth pressure sensor 42 b is disposed 100 mm above the pipe 12.
Further, in FIG. 1, as the strain sensor 43, a strain sensor 43 a disposed on the top of the pipe 12, a strain sensor 43 b disposed on the bottom of the pipe 12, and a strain sensor 43 c disposed on the pipe side of the pipe 12 are illustrated. Yes. For example, when the diameter of the pipe 12 is larger than a predetermined value, it is preferable that the plurality of strain sensors 43a, 43b, and 43c be arranged on a cross section perpendicular to the pipe axis of the pipe 12 as described above. If is smaller than a predetermined value, any one strain sensor 43 may be provided.
In the monitoring facility 20, at least a data logger 44 and a power source 45 are arranged. As shown in FIG. 1, the water pressure sensor 41 is preferably disposed in the monitoring facility 20.
本実施例によれば、配管１２、３０内の水圧を水圧センサー４１で検出して漏水の有無を判断でき、土圧センサー４２で検出した配管１２に加わる土圧又は歪みセンサー４３で検出した配管１２の歪みの検出データをデータロガー４４に蓄積することで原因を調査できる。
また本実施例によれば、土圧センサー４２を、配管１２の上方の土中Ａに配置することで、道路交通荷重による影響を調査できる。
また本実施例によれば、歪みセンサー４３ａ、４３ｂ、４３ｃを、配管１２の管頂、管底、及び管側に配置することで、道路交通荷重と管内水圧による配管１２への影響を調査できる。
また本実施例によれば、土圧センサー４２及び歪みセンサー４３を配置することで、道路交通荷重と管内水圧による配管１２への影響を調査できる。
また本実施例によれば、地表面Ｃに開閉蓋２２を備えたモニタリング施設２０を設けることで漏水原因の調査を容易に行える。
また本実施例によれば、モニタリング施設２０内に位置する配管３０に、漏水探査ロボット５１を投入又は回収する投入・回収口３２を設けることで、漏水探査ロボット５１を用いて特に漏水位置の特定を行える。
なお、管水路１０を高圧農業用パイプラインの支線水路とし、配管１２を、硬質ポリ塩化ビニル管とすることで、農業用パイプラインで、特に漏水の多い支線水路での漏水原因を調査できる。
According to this embodiment, the water pressure in the pipes 12 and 30 can be detected by the water pressure sensor 41 to determine the presence or absence of water leakage, and the pipe detected by the earth pressure or strain sensor 43 applied to the pipe 12 detected by the earth pressure sensor 42. The cause can be investigated by accumulating twelve distortion detection data in the data logger 44.
Moreover, according to the present Example, the influence by road traffic load can be investigated by arrange | positioning the earth pressure sensor 42 in the soil A above the piping 12. FIG.
Further, according to this embodiment, the strain sensors 43a, 43b, and 43c are arranged on the top, the bottom, and the pipe side of the pipe 12, so that the influence of the road traffic load and the water pressure in the pipe on the pipe 12 can be investigated. .
Further, according to the present embodiment, by arranging the earth pressure sensor 42 and the strain sensor 43, it is possible to investigate the influence on the pipe 12 due to road traffic load and pipe water pressure.
Further, according to the present embodiment, the cause of water leakage can be easily investigated by providing the monitoring facility 20 provided with the opening / closing lid 22 on the ground surface C.
In addition, according to the present embodiment, the pipe 30 located in the monitoring facility 20 is provided with the input / recovery port 32 for inputting or collecting the water leakage exploration robot 51, so that the water leakage position detection robot 51 can be used to particularly identify the water leakage position. Can be done.
In addition, it is possible to investigate the cause of leakage in the agricultural pipeline, particularly in the branch channel with a large amount of water leakage, by using the pipe channel 10 as a branch channel for the high-pressure agricultural pipeline and the pipe 12 as a rigid polyvinyl chloride pipe.
図２は本発明の他の実施例による埋設管水路の漏水原因モニタリング装置の構成図、図３は図２に示す構成図の一部を示す写真である。図１と同一機能部材には同一符号を付して説明を一部省略する。
実施例による埋設管水路の漏水原因モニタリング装置は、管水路１０に第１モニタリング施設２０Ａと第２モニタリング施設２０Ｂとを設けている。
第１モニタリング施設２０Ａは第２モニタリング施設２０Ｂより上流に配置し、第１モニタリング施設２０Ａは第１制水弁１１Ａの下流に、第２モニタリング施設２０Ｂは第２制水弁１１Ｂの上流に配置している。
第１モニタリング施設２０Ａは、モニタリング空間Ｂ内の配管３０には、通水停止や水圧調整が行える制水弁３１と、漏水探査ロボット５１を投入又は回収する投入・回収口３２Ａを設けている。
第２モニタリング施設２０Ｂは、モニタリング空間Ｂ内の配管３０には、漏水探査ロボット５１を投入又は回収する投入・回収口３２Ｂと、回収用ネット３３とを設けている。回収用ネット３３は、投入・回収口３２Ｂの下流に配置し、漏水探査ロボット５１が通過できない機能を備えていればよい。
FIG. 2 is a block diagram of a leakage cause monitoring device for a buried pipe channel according to another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a photograph showing a part of the block diagram shown in FIG. The same functional members as those in FIG.
The leakage cause monitoring device for the buried pipe channel according to the embodiment includes the first monitoring facility 20 </ b> A and the second monitoring facility 20 </ b> B in the pipeline 10.
The first monitoring facility 20A is disposed upstream of the second monitoring facility 20B, the first monitoring facility 20A is disposed downstream of the first water control valve 11A, and the second monitoring facility 20B is disposed upstream of the second water control valve 11B. ing.
In the first monitoring facility 20A, the piping 30 in the monitoring space B is provided with a water control valve 31 that can stop water flow and adjust water pressure, and an input / recovery port 32A that inputs or recovers the water leakage exploration robot 51.
In the second monitoring facility 20 </ b> B, the pipe 30 in the monitoring space B is provided with an input / recovery port 32 </ b> B for inputting or recovering the water leakage exploration robot 51 and a recovery net 33. The recovery net 33 may be disposed downstream of the input / recovery port 32B and provided with a function that the water leakage exploration robot 51 cannot pass through.
図３（ａ）は第１モニタリング施設２０Ａの投入・回収口３２Ａを示し、図３（ｂ）は第２モニタリング施設２０Ｂの投入・回収口３２Ｂを示している。
投入・回収口３２Ａ、３２Ｂには、透明なアクリル板による蓋を備えている。
第１モニタリング施設２０Ａ及び第２モニタリング施設２０Ｂでは図示しないが、図１に示す実施例と同様に、水圧センサー４１、土圧センサー４２、歪みセンサー４３、データロガー４４、及び電源４５を備えていることが好ましい。
漏水探査ロボット５１は、撮影手段を有し、更に照明手段及びバッテリーを備えていることが好ましい。撮影手段としては、動画撮影手段が好ましい。漏水探査ロボット５１は、全長２００ｍｍ以下、全幅は配管１２の口径未満とする。漏水探査ロボット５１の移動方式は、自走手段を備える方式と、自走手段を備えずに上流から流下させる方式とがある。漏水探査ロボット５１は、追跡用コード５２の一端が接続され、追跡用コード５２の他端は投入・回収口３２Ａに配置したリールに接続される。追跡用コード５２は、漏水探査ロボット５１の移動動作を補助、又は漏水探査ロボット５１の非常用回収に用いるが、撮影画像データの信号線や電力供給線を兼ねることもできる。
FIG. 3A shows the input / recovery port 32A of the first monitoring facility 20A, and FIG. 3B shows the input / recovery port 32B of the second monitoring facility 20B.
The input / recovery ports 32A and 32B are provided with a lid made of a transparent acrylic plate.
Although not shown in the first monitoring facility 20A and the second monitoring facility 20B, a water pressure sensor 41, a soil pressure sensor 42, a strain sensor 43, a data logger 44, and a power source 45 are provided as in the embodiment shown in FIG. It is preferable.
The water leakage exploration robot 51 preferably has photographing means, and further includes illumination means and a battery. As the photographing means, a moving image photographing means is preferable. The leak detection robot 51 has a total length of 200 mm or less and a total width less than the diameter of the pipe 12. There are two methods for moving the water leakage exploration robot 51: a method having self-propelling means and a method of flowing down from upstream without having self-propelling means. One end of the tracking cord 52 is connected to the water leakage exploration robot 51, and the other end of the tracking cord 52 is connected to a reel disposed in the loading / collecting port 32A. The tracking code 52 is used for assisting the movement operation of the water leakage exploration robot 51 or for emergency recovery of the water leakage exploration robot 51, but can also serve as a signal line or a power supply line for the captured image data.
図４は本発明の一実施例による埋設管水路の漏水原因モニタリング方法を示すフローである。
本実施例による埋設管水路の漏水原因モニタリング方法は、原因モニタリングステップ６１と、漏水判断ステップ６２と、漏水箇所特定ステップ６３とを備えている。
原因モニタリングステップ６１では、土圧センサー４２で検出した配管１２に加わる土圧、歪みセンサー４３で検出した配管１２の歪み、及び水圧センサー４１で検出する水圧の検出データをデータロガー４４に蓄積する。
図２に示す実施例では、原因モニタリングステップ６１で蓄積する検出データは、第１モニタリング施設２０Ａと第２モニタリング施設２０Ｂとの間に位置する配管１２を対象とする。
配管１２に加わる土圧、配管１２の歪み、及び水圧の検出データを蓄積することで、道路交通荷重と管内水圧による配管１２への影響を調査できる。なお、配管１２に加わる土圧、及び配管１２の歪みの少なくともいずれかの検出データを蓄積することで、配管１２の漏水原因を調査できるが、配管１２に加わる土圧、及び配管１２の歪みの双方の検出データを蓄積することで、道路交通荷重と管内水圧との影響を更に正確に調査できる。
FIG. 4 is a flowchart showing a method for monitoring the cause of leakage in a buried pipe channel according to an embodiment of the present invention.
The leakage cause monitoring method for the buried pipe channel according to the present embodiment includes a cause monitoring step 61, a leakage determination step 62, and a leakage location specifying step 63.
In the cause monitoring step 61, the detection data of the earth pressure applied to the pipe 12 detected by the earth pressure sensor 42, the distortion of the pipe 12 detected by the strain sensor 43, and the water pressure detected by the water pressure sensor 41 are accumulated in the data logger 44.
In the embodiment shown in FIG. 2, the detection data accumulated in the cause monitoring step 61 targets the pipe 12 located between the first monitoring facility 20A and the second monitoring facility 20B.
By accumulating detection data of earth pressure applied to the pipe 12, distortion of the pipe 12, and water pressure, it is possible to investigate the influence on the pipe 12 due to road traffic load and pipe water pressure. The cause of water leakage of the pipe 12 can be investigated by accumulating detection data of at least one of the earth pressure applied to the pipe 12 and the distortion of the pipe 12, but the earth pressure applied to the pipe 12 and the distortion of the pipe 12 can be investigated. By accumulating both detection data, the influence of road traffic load and pipe water pressure can be more accurately investigated.
漏水判断ステップ６２では、管水路１０に用いられる配管１２内の水圧を水圧センサー４１で検出して所定区間での漏水の有無を判断する。所定区間における漏水が疑われる場合には漏水有りの判断となる。
所定区間は、管水路１０に設けた制水弁１１又はモニタリング施設２０に設けた制水弁３１によって区画できる管水路１０の配管１２である。図２に示す実施例では、第１モニタリング施設２０Ａと第２モニタリング施設２０Ｂとの間に位置する配管１２を対象としている。
所定区間の漏水検出は、例えば農家が給水栓を操作していない深夜から早朝の時間帯のように、特定の時間帯に静水圧の減少を水圧センサー４１によって計測することで行うことができる。また、所定区間の漏水検出は、給水栓を操作した際の水撃圧の大きさを水圧センサー４１によって計測することで行うことができる。
In the water leakage determination step 62, the water pressure in the pipe 12 used for the pipe water channel 10 is detected by the water pressure sensor 41 to determine the presence or absence of water leakage in a predetermined section. If water leakage is suspected in a given section, it is determined that there is water leakage.
The predetermined section is a pipe 12 of the pipe water channel 10 that can be partitioned by a water control valve 11 provided in the pipe water channel 10 or a water control valve 31 provided in the monitoring facility 20. In the embodiment shown in FIG. 2, the piping 12 located between the first monitoring facility 20A and the second monitoring facility 20B is targeted.
Water leakage detection in a predetermined section can be performed by measuring a decrease in hydrostatic pressure with a water pressure sensor 41 in a specific time zone, such as a time zone from midnight to early morning when the farmer is not operating the water tap. Moreover, the water leak detection of a predetermined area can be performed by measuring the magnitude | size of the water hammer pressure at the time of operating a water tap with the water pressure sensor 41. FIG.
漏水箇所特定ステップ６３では、漏水判断ステップ６２の後に、漏水探査ロボット５１を投入して漏水箇所を特定する。
図２に示す実施例では、漏水探査ロボット５１を、第１モニタリング施設２０Ａから投入し、第２モニタリング施設２０Ｂで回収する。
In the water leak location identifying step 63, after the water leak determining step 62, the water leak exploration robot 51 is inserted to identify the water leak location.
In the embodiment shown in FIG. 2, the water leakage exploration robot 51 is introduced from the first monitoring facility 20A and collected at the second monitoring facility 20B.
以上のように本実施例によれば、道路交通荷重による影響を調査でき、漏水が発生した場合には漏水位置の特定を行える。
本発明は、農業用パイプラインの空気排除施設のように、破裂事故が多発する管水路１０に所定間隔、例えば約４００ｍ間隔で設置することで管水路１０全体の漏水モニタリングを行うことができる。
また、管水路１０にモニタリング施設２０を設け、このモニタリング施設２０にて、管内水圧、管内平均流速、管の歪み、管頂付近の土圧を計測することによって、配管１２の疲労破壊に主要な影響を及ぼす原因を特定するための情報を収集し検討することが可能になる。配管１２の疲労破壊メカニズムを調査するためには、き裂の成長を観察することが必要である。モニタリング施設２０に投入・回収口３２を設け、投入・回収口３２を漏水探査ロボット５１の投入・回収のピットとして活用し、漏水探査ロボット５１がカメラ撮影や漏水音取得を行える機能を搭載すれば、漏水箇所や未だ漏水に至っていない小さなき裂の位量や大きさを検出することができる。
As described above, according to the present embodiment, the influence of road traffic load can be investigated, and when water leakage occurs, the position of water leakage can be specified.
The present invention can monitor the leakage of the entire conduit 10 by installing it at a predetermined interval, for example, approximately 400 m, in the conduit 10 where rupture accidents frequently occur, such as an air exclusion facility for agricultural pipelines.
In addition, a monitoring facility 20 is provided in the pipe channel 10, and the monitoring facility 20 measures the water pressure in the pipe, the average flow velocity in the pipe, the strain of the pipe, and the earth pressure near the top of the pipe. It is possible to collect and examine information for identifying the cause of the influence. In order to investigate the fatigue failure mechanism of the pipe 12, it is necessary to observe the growth of cracks. If the monitoring facility 20 is provided with an input / recovery port 32, and the input / recovery port 32 is used as a pit for input / recovery of the water leakage exploration robot 51, a function that allows the water leakage exploration robot 51 to capture a camera and acquire a water leakage sound is installed. It is possible to detect the location and size of a water leak location and a small crack that has not yet reached water leak.
本発明は、特に農業用パイプラインの支線水路に適している。 The present invention is particularly suitable for a branch waterway of an agricultural pipeline.
１０ 管水路
１１ 制水弁
１１Ａ 第１制水弁
１１Ｂ 第２制水弁
１２ 配管
２０ モニタリング施設
２０Ａ 第１モニタリング施設
２０Ｂ 第２モニタリング施設
２１ 有底円筒部材
２２ 開閉蓋
３０ 配管
３１ 制水弁
３２、３２Ａ、３２Ｂ 投入・回収口
３３ 回収用ネット
４１ 水圧センサー
４２、４２ａ、４２ｂ 土圧センサー
４３、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ 歪みセンサー
４４ データロガー
４５ 電源
５１ 漏水探査ロボット
５２ 追跡用コード
６１ 原因モニタリングステップ
６２ 漏水判断ステップ
６３ 漏水箇所特定ステップ
Ａ 土中
Ｂ モニタリング空間
Ｃ 地表面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Pipeline 11 Water control valve 11A 1st water control valve 11B 2nd water control valve 12 Piping 20 Monitoring facility 20A 1st monitoring facility 20B 2nd monitoring facility 21 Bottomed cylindrical member 22 Opening and closing lid 30 Piping 31 Water control valve 32, 32A, 32B Input / recovery port 33 Recovery net 41 Water pressure sensor 42, 42a, 42b Earth pressure sensor 43, 43a, 43b, 43c Distortion sensor 44 Data logger 45 Power supply 51 Water leakage exploration robot 52 Tracking code 61 Cause monitoring step 62 Water leakage Judgment step 63 Leakage location identification step A Underground B Monitoring space C Ground surface
Claims (8)
前記管水路に用いられる配管内の水圧を検出する水圧センサーと、
前記配管に加わる土圧を検出する土圧センサー又は前記配管の歪みを検出する歪みセンサーと、
前記土圧センサー又は前記歪みセンサーでの検出データを格納するデータロガーと
を備えた
ことを特徴とする埋設管水路の漏水原因モニタリング装置。 A device for monitoring the cause of leakage in a buried conduit that monitors the cause of leakage in a conduit buried in the soil,
A water pressure sensor for detecting the water pressure in the pipe used in the pipe water channel;
An earth pressure sensor for detecting earth pressure applied to the pipe or a strain sensor for detecting distortion of the pipe;
An apparatus for monitoring the cause of leakage in a buried pipe channel, comprising a data logger for storing data detected by the earth pressure sensor or the strain sensor.
ことを特徴とする請求項１に記載の埋設管水路の漏水原因モニタリング装置。 The apparatus for monitoring a cause of leakage in an embedded pipe channel according to claim 1, wherein the earth pressure sensor is disposed in the soil above the pipe.
ことを特徴とする請求項１に記載の埋設管水路の漏水原因モニタリング装置。 The leakage sensor of a buried pipe channel according to claim 1, wherein the strain sensors are arranged on a pipe top, a pipe bottom, and a pipe side of the pipe.
前記配管を、硬質ポリ塩化ビニル管とした
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の埋設管水路の漏水原因モニタリング装置。 The pipe channel is a branch channel for a high-pressure agricultural pipeline,
The leakage piping cause monitoring device for an embedded pipe channel according to any one of claims 1 to 3, wherein the pipe is a rigid polyvinyl chloride pipe.
前記モニタリング施設は、地表面に開閉蓋を備え、
前記モニタリング施設内には、前記データロガーを配設する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の埋設管水路の漏水原因モニタリング装置。 A monitoring facility is provided in the pipe channel,
The monitoring facility comprises an open / close lid on the ground surface,
The leakage monitoring apparatus for leakage of buried pipes according to any one of claims 1 to 4, wherein the data logger is arranged in the monitoring facility.
ことを特徴とする請求項５に記載の埋設管水路の漏水原因モニタリング装置。 6. The leakage cause monitoring device for an embedded pipe water channel according to claim 5, wherein an input / recovery port for introducing or collecting a water leakage exploration robot is provided in the pipe located in the monitoring facility.
土圧センサーで検出した前記配管に加わる土圧又は歪みセンサーで検出した前記配管の歪みの検出データをデータロガーに蓄積する原因モニタリングステップと、
前記管水路に用いられる配管内の水圧を水圧センサーで検出して漏水の有無を判断する漏水判断ステップと、
前記漏水判断ステップの後に、漏水探査ロボットを投入して漏水箇所を特定する漏水箇所特定ステップと
を備えた
ことを特徴とする埋設管水路の漏水原因モニタリング方法。 A method for monitoring the cause of leakage in a buried conduit that monitors the cause of leakage in a conduit buried in the soil,
Cause monitoring step of accumulating in the data logger the detection data of the strain of the pipe detected by the earth pressure or strain sensor applied to the pipe detected by the earth pressure sensor;
A water leakage determination step of determining the presence or absence of water leakage by detecting the water pressure in the pipe used for the pipe water channel with a water pressure sensor;
A leakage cause monitoring method for a buried pipe waterway, comprising: a leakage location specifying step of specifying a leakage location by introducing a leakage detection robot after the leakage determination step.
前記原因モニタリングステップで蓄積する前記検出データ、及び前記漏水判断ステップで判断する前記漏水は、前記第１モニタリング施設と前記第２モニタリング施設との間に位置する前記配管を対象とし、
前記漏水箇所特定ステップでは、前記漏水探査ロボットを、前記第１モニタリング施設から投入し、前記第２モニタリング施設で回収する
ことを特徴とする請求項７に記載の埋設管水路の漏水原因モニタリング方法。 A first monitoring facility and a second monitoring facility are provided in the conduit,
The detection data accumulated in the cause monitoring step and the water leakage determined in the water leakage determination step are targeted for the piping located between the first monitoring facility and the second monitoring facility,
8. The method for monitoring the cause of leakage in an embedded pipe channel according to claim 7, wherein, in the step of identifying a leakage location, the leakage detection robot is introduced from the first monitoring facility and collected at the second monitoring facility.
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