JP3648167B2

JP3648167B2 - Method and apparatus for detecting position of buried pipe

Info

Publication number: JP3648167B2
Application number: JP2001096310A
Authority: JP
Inventors: 光廣川端
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: JP2001343465A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地中に埋設された、上水道管等の位置、深さ、管外径、管厚を検出する方法及びその検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
埋設管はその管路が老朽化すると、更新や維持管理のための補修をしなくてはならず、特に我が国の上水道施設の水道管は、老朽化した管路が多くなり、各地方自治体においてはその老朽管の更新は緊急課題となっている。その管路の更新や維持管理するに当たっては既設管路の埋設位置を正確に把握する必要がある。しかし、昭和初期ごろからの水道管の埋設位置を示す配管系路図が無い場合が多く、仮にあったとしても正確さが劣り、現状は、試し堀りを行って管路位置を確認した後、バイパス管の敷設後に更新工事をしている。
【０００３】
この試し堀りは、相当の無駄掘りとなっている。すなわち、その中にあってダクタイル以外の鋳鉄製水道管の敷設した時代はかなり古いので、土盛等の変遷を経て、土中のかなり深い箇所に埋設されており、かかる試し堀りの労力と工事期間に経済的損失が大きい。
【０００４】
因みに、老朽した管路の維持管理については、非開削によって水道管の内面をクリーニングする技術として特開昭６０−１１５７３７号公報が代表的な技術としてあるが、この技術の前提は管路の位置が正確に把握されている事で初めて可能である。
【０００５】
従来の管路の位置を検出する技術としては、特開平７−２５３４７３号公報に記載のものがある。その埋設管探査用検出装置は、埋設管に電流を通電する事により発生する磁界を検知して埋設管を検出する。また、埋設管の埋設深さ（垂直方向）を検出する技術としては、特開平９−１０１３７３号公報に記載のものがある。その埋設物の検査方法は、埋設管に電流を通電する事によって発生する磁界を検知し、その際、受信器の内部に、上下方向に間隔を置いて３個の検出コイルを水平状に配置し、２個の検出コイルの組合わせで、各々の検出コイル間の差動電圧を求め演算して、埋設管の埋設深さを探査している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記各従来技術は、いずれも埋設管に発生する磁界によって検出しており、磁界は周辺に悪影響を及ぼし易く、好ましくない。また、深い埋設管の場合には、磁界を強くせねばならず、その悪影響も大きくなるうえに、磁界が広がり、正確さに欠ける。さらに、磁界によっては埋設管の管径や管厚を検出できない。
【０００７】
この発明は、磁界以外の方法でもって、埋設管の位置を正確に検出し得るようにすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、この発明は、埋設管内にその管軸方向に移動体を移動させ、その移動体の移動位置を検知することにより、前記埋設管の位置を検出するようにしたのである。その移動体が検知し易いもの、例えば、超音波を発信するものであれば、超音波の指向性によって、その移動体を正確に検知でき、その移動履歴から管の水平位置を検出し得る。
【０００９】
この超音波による検出の場合、埋設管内部からの信号となるため、その位置も正確となり、また、超音波は伝達層の変化面で反射するため、管内面、管外面、地表面で反射し、その反射波の到達時間を検知することにより、その管径、管厚、埋設深さを検出できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態としては、埋設管内にその管軸方向に移動体を移動させるとともに、その移動体から超音波を地表に向かって発信させて、その超音波の到達位置及び時間、減衰度などによって、移動体の位置、深さ、すなわち埋設管の位置、深さを検出する方法を採用する。このとき、移動体に姿勢制御機能を付与すれば、その移動が円滑となる。
【００１１】
また、地表での検出位置を複数にすれば、各検出位置における各検出値に基づき、三角法などによって移動体の位置を正確に確認することができる。このようにすれば、移動体の位置・深さを連続的に測定し得る（詳細は実施例参照）。
【００１２】
この方法を成す装置としては、上記移動体にその外周方向に超音波を発信する発信機を設け、地上にはその発信超音波を受ける受信機を設けた構成を採用する。
【００１３】
このとき、その移動体に受信器を設け、この受信器により、埋設管内面及び外面で反射する超音波を検知するものとし得る。管内外面で反射した超音波の到達時間が異なるため、その差により埋設管の外径及び管厚を検出する。この管内径、管厚の検出データは外部に無線・有線などにより伝達すればよいが、伝達せずに、移動体内で演算記憶し、移動体の回収後に取出すようにしてもよい。
【００１４】
上記埋設管が上水道管であれば、その水流に乗せて上記移動体を移動させることにより、移動用の手段が不要となる。この場合、上水道管の上流部に移動体挿入用上ステーションを設け、下流部には前記移動体を回収する下ステーションを設け、両ステーションは、前記上水道管に連通可能であるとともに遮断可能であり、上ステーションでは、遮断状態で上記移動体を受け入れて水道圧と同じ水圧にした後、密封連通状態にして移動体を上水道管に導き入れ、下ステーションでは、水道圧と同じ水圧にした密封連通状態で上記移動体を上水道管から受け入れ、その後、遮断状態とするようにして、移動体を水道管に入れ、又は回収する。このとき、上ステーションに設けた巻上げ機からのロープに移動体を繋ぎ、そのロープの繰り出しにつれて移動体を上水道管内に移動させるようにするとよい。
【００１５】
また、上記移動体にはその周囲等間隔に開閉脚可能な同一長さのアームを設け、このアームを開脚してその先端の車輪を埋設管内面に当接することにより、移動体を埋設管のほぼ中心軸上に位置するようにし得る。移動体が管軸上を移動すれば、管路の軸線を決定することができて、埋設管の幅（水平位置）も正確に把握できる。このため、更新時等において、掘削する際、矢板を打って安全を図る作業時に、掘削部（埋設管の両側）に対して確実に矢を打ち込むことができ、試し堀り、無駄掘りが極力少なくなる。
【００１６】
このアームを設けた場合には、そのアームの２つを対峙させて、その両アームの先端間で超音波を送受することにより埋設管の内外径を検知するようにすることができる。このとき、受信は、移動体内でも、アームの先端でもよい。
【００１７】
また、アームの開脚度によっても管内径を測定でき、この測定値を採用して、超音波による管内径の測定に代え得る。また、上記反射板に超音波探触子を設けて、超音波測定に代えて、この探触子により管厚を測定し、この管厚と管内径の測定値により管外径を検出し得る。この場合、反射板は単なる超音波取付板となり、反射機能は不要となる。
【００１８】
このとき、超音波探触子の取付板をアームに対し回転自在とし、その取付板を移動体に対しアームのその移動体に対する任意角度に対して常に一定の角度位置になるようにすることが好ましい。一般に、超音波探触子は被測定面に直角に接する必要があり、アームの開脚度に関係なく、その直角に接するようにするためである。
【００１９】
【実施例】
一実施例を図１乃至図３に示し、この実施例では、上水場近傍の埋設位置が判明している上水道管から下流部で埋設位置が判明している上水道管などを用いて、埋設上水道管１から成る管路Ａの埋設位置を得ようとする上流側（図２（ａ））と下流側（同（ｂ））に、それぞれ補助管２でもって、上ステーションＳ₁と下ステーションＳ₂を形成する。この両ステーションＳ₁とＳ₂の距離は、移動体１０が動ける長さであれば、数十メートルから、数百メートル、数キロメートルさらには数十キロメートルと任意である。補助管２と立上り管２ａの間には図示しないシャッターを設けて補助管２内が水道管１と遮断されるようにするとともに、補助管２の開口端はシャッター又は閉塞板３でもって密封可能とする。両ステーションＳ₁、Ｓ₂の形成は、旧管を取除き、補助管２等の付いた新管を管路Ａに介設してもよい。また、ステーションＳ₁、Ｓ₂の向きは、上向き、横向き、斜上向き等と任意である。
【００２０】
移動体１０は、図３に示すように半割状の楕円体１１から成り、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、アルミニウム等の耐蝕性のもの、好ましくはチタンでもって製作する。その楕円体１１の周囲４等分位に同じく同一長さの耐蝕性のアーム１２を設け、このアーム１２は図示しない駆動機によって実線から鎖線のごとく開脚自在になっており、同一角度β開脚することにより、その先端の車輪１３が埋設管１の内面に当接し、楕円体１１が管１の軸心に位置する。楕円体１１の後端からは導杆１４が導き出され、この導杆１４にナイロン製テグス等から成るロープ１５が繋がれている。ロープ１５は上ステーションＳ₁内のウィンチ４から繰り出されており、このロープ１５の繰り出し速度に応じて、楕円体１１は水流に乗って下流側に移動する。
【００２１】
楕円体１１内にはＡ／Ｄ変換器、ＣＰＵなどを有するコントロール機器１６が設けられており、このコントロール機器１６によって、後述の発信機の制御及び外部からの指示を受信する。楕円体１１の後端の超音波発信機１７は管外周方向に超音波を放射状に発し、この超音波を地上の受信機５により受信し、その方向及び到達時間によって、移動体１０の位置及び深さ、すなわち、管路Ａの水平（平面）位置及び深さを検出する。例えば、到達時間は、移動体１０の発信機からの発信時と受信機５の受信時の差により測定し、その発信時間は移動体１０から受信機５又はコントロール本部にその発信時を伝達して到達時間を算出する。到達時間が算出できれば、その時間×超音波の速度により、受信機５から埋設管１（移動体１０）までの距離を算出（測定）できる。この受信機５から移動体１０までの距離及び方向（ベクトル）によって、埋設管１（移動体１０）の水平位置及び深さを測定し得る。
【００２２】
その移動体１０の位置及び深さの検出において、受信機５からは移動体１０の存在する方向のみを検出する場合には、図４に示す三角法によって、移動体１０の位置及び深さを検出する。例えば、移動体１０を一定距離ごとに停止させ、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、その停止位置において、一の地点Ｗ₁で、移動体１０の鉛直方向に対する方向α₁を測定し、その地点Ｗ₁からＸ離れた他の地点Ｗ₂で、同じく移動体１０の鉛直方向に対する方向α₂を測定し、同図（ｂ）に示すように、その離れた距離Ｘ、方向α₁、α₂に基づき、地表面に対する高さ（深さ）Ｚを三角法により算出して、その移動体１０の地表からの深さ及び位置を測定する。このとき、地表面を特定し得ない場合には、同図（ｃ）に示すように、測定点を３点Ｗ₁、Ｗ₂、Ｗ₃とし、その３点Ｗ₁、Ｗ₂、Ｗ₃のなす面を地表面として、移動体１０の位置・深さＺを測定する。同図、α₃は地点Ｗ₃における移動体１０の鉛直方向に対する方向、Ｘ₂、Ｘ₃は地点Ｗ₃とＷ₂又はＷ₁との距離を示す。
【００２３】
一方、受信機５からは移動体１０の存在する方向がわからず、到達時間がわかる場合には、受信機５から移動体１０までの距離が算出できるため、その距離を２地点Ｗ₁・・・以上で測定し、その距離に基づき同じく図４の三角法によって移動体１０（埋設管１）の水平位置及び深さを算出し得る。
【００２４】
このように、受信機５が一台であると、図４の三角法によれば移動体１０を停止させた状態で測定しなければならない。このため、図５に示すように、受信機５を２台設ければ、図４（ｂ）に示した測定を連続的に行え、さらに、３台設ければ、同（ｃ）に示した測定を連続的に行うことができ、いずれも、移動体１０を動かした状態で測定し得る。受信機５の数を４以上とすれば、測定精度を上げることができる。但し、移動体１０の位置算出が煩雑となる。
【００２５】
楕円体１１の前端の超音波発信受信機１８は前方に超音波を発し、その反射超音波を受信して、前方の障害物等を認識する。また、楕円体１１の前端には姿勢制御フラップ１９が設けられており、このフラップ１９は図示しない搭載駆動機により作動されて、移動体１０を真直ぐ進行させたり、所要の方向に進路変更させる。したがって、前記障害物等を認識すると、その認識信号は、図示しないコントロール本部に無線伝達され、その指令を待つ。例えば、異形管継手（屈曲部）においては" 進行”、遮断弁で通常通水の場合には" 進行”の指令を受け、遮断弁が遮断されている場合は、その遮断弁の手前の位置に通常変更通路があるので、コントロール本部では、ロープ１５を少し引き戻して、変更通路を感知してフラップ１９を介して移動体１０の進路を変更する。この動作は、図８のＣブロック参照。
【００２６】
上記対峙するアーム１２の先端には超音波反射板２０が設けられ、この反射板２０には超音波発信受信機が付設されている。このため、アーム１２が開脚した状態で、超音波を相手アーム１２側に放射すると、まず、反射板２０で反射し、つぎに、管外面で反射する。その両反射時間及び時間差を検知することにより、管内径、管外径及び管厚を検出し得る。
【００２７】
なお、移動体１０の比重は２．５程度とし、電源はバッテリーを搭載すればよいが、測定距離が長く、例えば、数キロメートル以上となって、バッテリーでは十分でない場合には、ロープ１５に電源線を付与したり、ロープ１５そのものを電源線とする。また、ロープ（電源線）１５には長さ方向適宜間隔に浮き２１を設けて導かれ易くする。図中、２２はアームガイドである。
【００２８】
この実施例は以上の構成であり、まず、上ステーションＳ₁において、補助管２を水道管１と遮断状態で、移動体１０及びウィンチ４を設置した後、密封する。つぎに、シャッターを開いて水道管１と連通するとともに補助管２内を同一水圧とし、コントロール本部からの指令により、移動体１０を水道管１内に送り込む。移動体１０は外部からの指令に基づくウィンチ４の作動により、ロープ１５の繰り出しに伴って水流とともに移動させ、測定必要個所に到達したことを確認する。この確認は、ロープ１５の繰り出し量、移動体１０からの発信超音波の受信等で行う。また、測定必要個所とは、更新管部であって、予め想定（概略位置）される個所であり、受信機５が待機している。移動体１０がその個所に到れば、移動体１０の移動とともに、超音波を発したり、受信して、管内外径、管厚を検出するとともに、地上の受信機５によってその位置、すなわち管路Ａの水平位置が検出される。このとき、受信機５は移動体１０に従って、自動又は手動により移動体１０の動きに倣って移動する。
【００２９】
下ステーションＳ₂に移動体１０が至れば、フラップ１９を介しその補助管１内に移動体１０を導いて、シャッターを閉める。この状態で、移動体１０を取出すとともに、ロープ１５は引き戻す。以上の作用を各ステーション間で繰り返すことにより、埋設管１の水平位置、管内外径及び管厚を検出する。
【００３０】
管厚を測定する手段としては、図６及び図７に示すように、アーム１２先端に超音波探触子３０を設けて行うことができる。すなわち、図６（ａ）、（ｂ）のごとく、楕円体１１の外面に、各アーム１２に対応して固定歯車３１及び駆動歯車３２を回転自在に設け、この両歯車３１、３２を楕円体１１外面上のスライドラック３３に噛み合わせている。固定歯車３１の軸はアーム１２の軸と共用し、駆動歯車３２は、中間歯車３４を介して従動歯車３５に噛み合い、従動歯車３５はアーム１２に回転自在に取付けられて、各歯車３２、３４、３５はリンク３６で連結されている。
【００３１】
アーム１２の先端には、上記反射板２０に代わる取付板３７が回転自在に設けられており、この取付板３７に歯車３８が固定されて、この歯車３８と従動歯車３５はタイミングベルト、ワイヤー、チェーンなどの伝達体３９で連結されている。このため、図６（ａ）から（ｂ）のように、スライドラック３３が動いてアーム１２が固定歯車３１を介して揺動すると（回動すると）、その揺動によって、駆動歯車３２が回転し、中間歯車３４、従動歯車３５、伝達体３９を介して歯車３８が回転して、取付板３７が移動体１０の軸線（管１内面）に対し常に平行とされる。このとき、図６（ｂ）のごとく、アーム１２が倒伏しても、各歯車３２、３４、３５及びリンク３６は干渉しないように横方向（歯車の軸方向）にズラしてある。
【００３２】
超音波探触子３０は図７に示すように取付板３７に摺動可能に嵌合したホルダー４１に固定され、このホルダー４１は取付板３７のガイド４２に嵌合して直線状に出没する。ホルダー４１の基部はねじ４１ａとなっており、このねじ４１ａにウォームギア４３ａが噛み合い、このウォームギア４３ａにウォーム４３ｂが噛み合っている。ウォームギア４３ａとウォーム４３ｂは取付板３７に固定のギアボックス４４に収められて、図示しない駆動機により、ウォーム４３ｂを回すと、ウォームギア４３ａ、ねじ４１ａとしてホルダー４１（超音波探触子３０）が出没する。
【００３３】
この超音波探触子３０付のアーム１２及び受信機５を２台使った測定はつぎのようにして行う。まず、上記実施例と同様にして、移動体１０を管路１内に移動させ、測定必要箇所に移動体１０が近づいてくると、超音波発信機１７からの信号を受信機５が受信して最適位置に移動し、平面位置と埋設深さの測定を図４の態様で行う。このとき、上ステーションＳ₁の巻き上げ装置４を正逆回転させて、移動体１０（アーム１２は開脚している。）を送ったり戻したりさせて正確な測定値を割出す。この動作は上述の実施例でも行うとよい。
【００３４】
その後、移動体１０の切り替え手段が働いて、超音波発信機１７からの超音波は管１内面で反射された信号を移動体１０に内蔵されている受信機で受信し、その信号を演算することで内径を測定し、同時に、超音波探触子３０を突出させて管１内面に当接させ、その厚みを測定して、前記内径に加算することで外径を測定する。この測定値は移動体１０に内蔵した記憶装置に蓄積され、下ステーションＳ₂から取出した移動体１０から記録を読み取り、埋設管１の内径、外径を測定する。このとき、探触子３０は水中にあるので測定は良好である。超音波による探触子３０での測定は、液体の媒体を必要とする。
【００３５】
埋設管１の位置・深さ測定（測定Ａ）と管内径の測定（測定Ｂ）は時間差を以て行い、前者は、地上にある受信機５からの測定開始信号で起動する。この場合の信号は、電波（電磁波、レーダが適している。）による。Ａ測定が完了すれば、後者測定開始の信号を地上にある受信機５から発信する、あるいは、ロープ１５に信号伝達の光ファイバケーブルを設けて、そのケーブルを介して行う。両測定時の超音波発信は、移動体１０に内蔵するトリガ回路によってパルス信号に基づいて行う。この測定ブロックを図８に示す。このＡ測定とＢ測定の切換え動作は図１の実施例でも同様にするとよい。
【００３６】
なお、移動体１０は自己推進機能を設けて、自動移動するようにしてもよい。この際、その移動制御は、無線で行っても、有線でもよい。無線の場合は、ロープ１５は省略し得る。また、移動体１０（楕円体１１）からの発信超音波の管内面及び管外面の反射信号によってその管内外径を検出し得るようにもし得る。さらに、埋設管１の内径は、アーム１２の開脚度β、例えば、｛（ｓｉｎβ×アーム１２の揺動支点からローラ１３の管内面接触点までの距離）＋（アーム１２の揺動支点から移動体１０の中心までの距離）｝×２によって得ることもできる。また、浮子２１には図５に示すものなどを採用し得て、この浮子２１は楕円球状のため、引っ掛かる恐れがなく、円滑に移動する。
【００３７】
【発明の効果】
この発明は、以上のようにして、管路内を動く移動体の検知によって管路の位置等を検出するようにしたので、その検出精度が高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の概略図
【図２】同実施例の要部を示し、（ａ）は上ステーションの概略図、（ｂ）は下ステーションの概略図
【図３】図１の要部拡大図
【図４ａ】同実施例の作用説明図
【図４ｂ】同実施例の作用説明図
【図４ｃ】同実施例の作用説明図
【図５】他の実施例の概略図
【図６ａ】同実施例の作用図
【図６ｂ】同実施例の作用図
【図７】同実施例の要部を示し、（ａ）は超音波探触子取付板部分の平面図、（ｂ）は同要部断面図
【図８】同実施例の作用ブロック図
【符号の説明】
Ａ管路
Ｓ₁ 上ステーション
Ｓ₂ 下ステーション
１埋設管（水道管）
２補助管
４ウィンチ
５地上受信機
１０移動体
１１楕円体
１２アーム
１３車輪
１５ロープ（電源線）
１６コントロール機器
１７、１８超音波発信・受信機
１９姿勢制御フラップ
２０反射板
３０超音波探触子
３１、３２、３４、３５、３８歯車
３６リンク
３７超音波探触子取付板
３８タイミングベルト（伝達体）
４１超音波探触子ホルダー
４３ａ超音波探触子移動用ウォームギア
４３ｂ超音波探触子移動用ウォーム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for detecting the position, depth, pipe outer diameter, and pipe thickness of a water pipe or the like buried in the ground, and a detection apparatus therefor.
[0002]
[Prior art]
As buried pipes become obsolete, they must be renewed and repaired for maintenance. Especially, the water pipes in Japan's waterworks facilities have become obsolete, and each local government Renewal of the old pipe is an urgent issue. When renewing and maintaining the pipeline, it is necessary to accurately grasp the buried position of the existing pipeline. However, there are many cases where there is no piping system map showing the location of the water pipe from the early Showa era, and even if it is present, the accuracy is inferior. Renewal work has been done after laying the bypass pipe.
[0003]
This trial digging is a considerable waste digging. In other words, the era of cast iron water pipes other than ductiles is quite old, so it has been buried in a very deep part of the soil after the transition to Tomori, etc. Economic loss is large during the construction period.
[0004]
Incidentally, with respect to the maintenance of old pipelines, JP-A-60-115737 is a representative technique for cleaning the inner surface of a water pipe by non-cutting, but the premise of this technique is the position of the pipeline. It is possible for the first time that is accurately grasped.
[0005]
As a conventional technique for detecting the position of a pipeline, there is a technique described in JP-A-7-253473. The buried pipe exploration detection device detects a buried pipe by detecting a magnetic field generated by applying a current to the buried pipe. Further, as a technique for detecting the burying depth (vertical direction) of the buried pipe, there is a technique described in JP-A-9-101373. The method for inspecting the buried object is to detect the magnetic field generated by passing a current through the buried pipe, and at that time, three detector coils are horizontally arranged inside the receiver with an interval in the vertical direction. Then, a differential voltage between the respective detection coils is obtained and calculated by a combination of two detection coils, and the buried depth of the buried pipe is searched.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Each of the above prior arts is detected by a magnetic field generated in the buried pipe, which is not preferable because the magnetic field tends to adversely affect the surroundings. Further, in the case of a deep buried pipe, the magnetic field must be strengthened, the adverse effect is increased, and the magnetic field spreads and lacks accuracy. Furthermore, the diameter and thickness of the buried pipe cannot be detected depending on the magnetic field.
[0007]
This invention makes it a subject to enable it to detect the position of an embedded pipe correctly by methods other than a magnetic field.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention detects the position of the buried pipe by moving the movable body in the pipe axis direction in the buried pipe and detecting the moving position of the movable body. is there. If the moving body is easy to detect, for example, if it transmits ultrasonic waves, the moving body can be accurately detected by the directivity of the ultrasonic waves, and the horizontal position of the tube can be detected from the movement history.
[0009]
In the case of detection by this ultrasonic wave, since it is a signal from the inside of the buried pipe, its position is also accurate, and since the ultrasonic wave is reflected by the changing surface of the transmission layer, it is reflected by the pipe inner surface, the pipe outer surface, and the ground surface. By detecting the arrival time of the reflected wave, the pipe diameter, pipe thickness, and embedment depth can be detected.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As an embodiment of the present invention, a moving body is moved in the direction of the tube axis in the buried pipe, and an ultrasonic wave is transmitted from the moving body toward the ground surface, so that the arrival position and time of the ultrasonic wave, the degree of attenuation, etc. Thus, a method of detecting the position and depth of the moving body, that is, the position and depth of the buried pipe is adopted. At this time, if the posture control function is given to the moving body, the movement becomes smooth.
[0011]
In addition, if a plurality of detection positions are provided on the ground surface, the position of the moving body can be accurately confirmed by trigonometry or the like based on each detection value at each detection position. In this way, it is possible to continuously measure the position and depth of the moving body (refer to the embodiment for details).
[0012]
As an apparatus for forming this method, a configuration is adopted in which a transmitter that transmits ultrasonic waves in the outer peripheral direction is provided on the moving body, and a receiver that receives the transmitted ultrasonic waves is provided on the ground.
[0013]
At this time, a receiver may be provided in the moving body, and ultrasonic waves reflected on the inner surface and the outer surface of the buried pipe may be detected by the receiver. Since the arrival times of the ultrasonic waves reflected from the inner and outer surfaces of the pipe are different, the outer diameter and pipe thickness of the buried pipe are detected based on the difference. The tube inner diameter and tube thickness detection data may be transmitted to the outside by wireless or wired communication, but may be calculated and stored in the moving body without being transmitted, and taken out after the moving body is collected.
[0014]
If the buried pipe is a water supply pipe, moving means is not required by moving the moving body on the water flow. In this case, an upper station for moving object insertion is provided in the upstream part of the water supply pipe, and a lower station for collecting the moving object is provided in the downstream part. Both stations can communicate with the water supply pipe and can be shut off. In the upper station, after the mobile body is received in the shut-off state and the water pressure is the same as the water pressure, the mobile body is led into the water supply pipe in a sealed communication state, and in the lower station, the sealed communication is set to the same water pressure as the water pressure. The mobile body is received from the water supply pipe in a state, and then the mobile body is put into the water pipe or collected so as to be in a cut-off state. At this time, it is good to connect a moving body to the rope from the winding machine provided in the upper station, and to move a moving body in a waterworks pipe as the rope pays out.
[0015]
The movable body is provided with an arm of the same length that can be opened and closed at equal intervals around the movable body, and the arm is opened and the wheel at the tip is brought into contact with the inner surface of the buried pipe so that the movable body is placed in the buried pipe. It may be located on the substantially central axis. If the moving body moves on the pipe axis, the axis of the pipe line can be determined, and the width (horizontal position) of the buried pipe can be accurately grasped. For this reason, when excavating at the time of excavation, etc., when driving for safety by hitting a sheet pile, the arrow can be reliably driven into the excavation part (both sides of the buried pipe), and trial digging and wasteful digging are minimized Less.
[0016]
When this arm is provided, it is possible to detect the inner and outer diameters of the buried pipe by opposing two of the arms and transmitting and receiving ultrasonic waves between the tips of both arms. At this time, reception may be performed within the moving body or the tip of the arm.
[0017]
Further, the inner diameter of the tube can be measured also by the degree of leg opening of the arm, and this measured value can be adopted to replace the measurement of the inner diameter of the tube by ultrasonic waves. In addition, an ultrasonic probe can be provided on the reflection plate, and the tube thickness can be measured by this probe instead of the ultrasonic measurement, and the outer diameter of the tube can be detected from the measured values of the tube thickness and the inner diameter of the tube. . In this case, the reflection plate is merely an ultrasonic wave attachment plate, and the reflection function is unnecessary.
[0018]
At this time, the mounting plate of the ultrasonic probe is rotatable with respect to the arm, and the mounting plate is always at a fixed angular position with respect to the movable body with respect to an arbitrary angle of the arm with respect to the moving body. preferable. In general, the ultrasonic probe needs to be in contact with the surface to be measured at a right angle, and is in contact with the right angle regardless of the degree of arm opening.
[0019]
【Example】
FIG. 1 to FIG. 3 show an embodiment. In this embodiment, burying is performed by using a water pipe or the like whose burying position is known downstream from a water pipe whose burying position is known near the water supply field. The upper station S ₁ and the lower station are respectively provided with an auxiliary pipe 2 on the upstream side (FIG. 2 (a)) and downstream side ((b)) to obtain the burial position of the pipe A composed of the water pipe 1. to form an S _2. The distance between the stations S ₁ and S ₂ is arbitrary from several tens of meters to several hundreds of meters, several kilometers, or even several tens of kilometers as long as the moving body 10 can move. A shutter (not shown) is provided between the auxiliary pipe 2 and the riser pipe 2a so that the inside of the auxiliary pipe 2 is blocked from the water pipe 1, and the open end of the auxiliary pipe 2 can be sealed with a shutter or a closing plate 3. And In forming both the stations S ₁ and S ₂ , the old pipe may be removed and a new pipe with the auxiliary pipe 2 or the like may be interposed in the pipe A. The directions of the stations S ₁ and S ₂ are arbitrary such as upward, lateral, obliquely upward, etc.
[0020]
As shown in FIG. 3, the movable body 10 is composed of a half-shaped ellipsoid 11 and is made of a corrosion-resistant material such as fiber reinforced plastic (FRP) or aluminum, preferably titanium. Corrosion-resistant arms 12 having the same length are provided around the ellipsoid 11 in the same quartile, and the arms 12 can be freely opened from a solid line to a chain line by a driving machine (not shown). By being legged, the wheel 13 at the tip thereof comes into contact with the inner surface of the buried tube 1, and the ellipsoid 11 is located at the axis of the tube 1. A guide rod 14 is led out from the rear end of the ellipsoid 11, and a rope 15 made of nylon tegs or the like is connected to the guide rod 14. The rope 15 is fed out from the winch 4 in the upper station S ₁ , and the ellipsoid 11 moves downstream along the water flow according to the feeding speed of the rope 15.
[0021]
A control device 16 having an A / D converter, a CPU, and the like is provided in the ellipsoid 11, and the control device 16 receives control of a transmitter, which will be described later, and an instruction from the outside. The ultrasonic transmitter 17 at the rear end of the ellipsoid 11 emits ultrasonic waves radially in the pipe outer circumferential direction, and the ultrasonic waves are received by the receiver 5 on the ground. The depth, that is, the horizontal (planar) position and depth of the pipe A is detected. For example, the arrival time is measured by the difference between the transmission from the transmitter of the mobile unit 10 and the reception of the receiver 5, and the transmission time is transmitted from the mobile unit 10 to the receiver 5 or the control headquarters. To calculate the arrival time. If the arrival time can be calculated, the distance from the receiver 5 to the buried pipe 1 (the moving body 10) can be calculated (measured) by the time × the speed of the ultrasonic wave. The horizontal position and depth of the buried pipe 1 (moving body 10) can be measured by the distance and direction (vector) from the receiver 5 to the moving body 10.
[0022]
In the detection of the position and depth of the moving body 10, when only the direction in which the moving body 10 exists is detected from the receiver 5, the position and depth of the moving body 10 are determined by trigonometry shown in FIG. 4. To detect. For example, the moving body 10 is stopped at every fixed distance, and the direction α ₁ with respect to the vertical direction of the moving body 10 is set at one point W ₁ at the stop position as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). Measure and measure the direction α ₂ with respect to the vertical direction of the moving body 10 at another point W ₂ that is X away from the point W ₁ , and as shown in FIG. Based on α ₁ and α ₂ , the height (depth) Z with respect to the ground surface is calculated by trigonometry, and the depth and position of the moving body 10 from the ground surface are measured. At this time, if the ground surface cannot be specified, the measurement points are set to three points W ₁ , W ₂ , W ₃ as shown in FIG. 3C, and the three points W ₁ , W ₂ , W ₃ The position / depth Z of the moving body 10 is measured using the surface formed by In the figure, α ₃ indicates the direction of the moving body 10 at the point W _{3 with} respect to the vertical direction, and X ₂ and X ₃ indicate the distance between the point W ₃ and W ₂ or W ₁ .
[0023]
On the other hand, from the receiver 5 without knowing the direction in which the presence of the moving body 10, if you know the arrival time, the distance from the receiver 5 to the moving body 10 can be calculated, the distance 2 point W ₁ · · -Based on the distance measured above, the horizontal position and depth of the moving body 10 (buried pipe 1) can be calculated by the trigonometric method shown in FIG.
[0024]
Thus, if there is one receiver 5, according to the trigonometric method of FIG. 4, measurement must be performed with the moving body 10 stopped. Therefore, as shown in FIG. 5, if two receivers 5 are provided, the measurement shown in FIG. 4 (b) can be performed continuously, and if three receivers are provided, the same as shown in FIG. 5 (c). Measurements can be performed continuously, and in either case, the measurement can be performed with the moving body 10 moved. If the number of receivers 5 is four or more, the measurement accuracy can be increased. However, the position calculation of the moving body 10 becomes complicated.
[0025]
The ultrasonic transmission receiver 18 at the front end of the ellipsoid 11 emits ultrasonic waves forward, receives the reflected ultrasonic waves, and recognizes obstacles and the like ahead. Further, a posture control flap 19 is provided at the front end of the ellipsoid 11, and this flap 19 is actuated by a mounting drive (not shown) to move the moving body 10 straight or change the course in a required direction. Therefore, when the obstacle is recognized, the recognition signal is wirelessly transmitted to a control headquarter (not shown) and waits for a command. For example, in the case of a deformed pipe joint (bent part), the command is “Progress”, and when the shut-off valve normally passes water, the “Progress” command is received. If the shut-off valve is shut off, the position before that shut-off valve Therefore, the control headquarters pulls back the rope 15 a little, senses the changed path, and changes the course of the moving body 10 via the flap 19. For this operation, see block C in FIG.
[0026]
An ultrasonic reflection plate 20 is provided at the tip of the facing arm 12, and an ultrasonic transmission receiver is attached to the reflection plate 20. For this reason, when an ultrasonic wave is radiated to the counterpart arm 12 side in a state where the arm 12 is open, it is first reflected by the reflecting plate 20 and then reflected by the outer surface of the tube. By detecting both the reflection time and the time difference, the tube inner diameter, the tube outer diameter, and the tube thickness can be detected.
[0027]
It should be noted that the specific gravity of the moving body 10 should be about 2.5, and a battery may be mounted on the power source. However, when the measurement distance is long, for example, several kilometers or more, and the battery is not sufficient, the power is supplied to the rope 15. A wire is attached or the rope 15 itself is used as a power line. Further, the rope (power supply line) 15 is provided with a float 21 at an appropriate interval in the length direction so as to be easily guided. In the figure, 22 is an arm guide.
[0028]
This embodiment has the above-described configuration. First, in the upper station S ₁ , the auxiliary pipe 2 is disconnected from the water pipe 1, the mobile body 10 and the winch 4 are installed, and then sealed. Next, the shutter is opened to communicate with the water pipe 1 and the auxiliary pipe 2 is set to the same water pressure, and the moving body 10 is sent into the water pipe 1 according to a command from the control headquarters. The moving body 10 is moved along with the water flow along with the feeding of the rope 15 by the operation of the winch 4 based on the command from the outside, and confirms that it has reached the necessary measurement location. This confirmation is performed by the amount of feeding of the rope 15, the reception of the transmitted ultrasonic wave from the moving body 10, and the like. Further, the measurement-required part is an update pipe part that is assumed (schematic position) in advance, and the receiver 5 is on standby. When the moving body 10 reaches that location, the ultrasonic wave is emitted or received along with the movement of the moving body 10 to detect the inner and outer diameters and the tube thickness, and the position, that is, the tube, is detected by the ground receiver 5. The horizontal position of the path A is detected. At this time, the receiver 5 moves according to the movement of the moving body 10 automatically or manually according to the moving body 10.
[0029]
When the moving body 10 reaches the lower station S ₂ , the moving body 10 is guided into the auxiliary pipe 1 through the flap 19 and the shutter is closed. In this state, the moving body 10 is taken out and the rope 15 is pulled back. By repeating the above operation between the stations, the horizontal position, the inner and outer diameters of the buried pipe 1 and the pipe thickness are detected.
[0030]
As a means for measuring the tube thickness, as shown in FIGS. 6 and 7, an ultrasonic probe 30 can be provided at the tip of the arm 12. That is, as shown in FIGS. 6A and 6B, on the outer surface of the ellipsoid 11, a fixed gear 31 and a drive gear 32 are rotatably provided corresponding to each arm 12, and both the gears 31, 32 are arranged in an ellipsoid. 11 is engaged with the slide rack 33 on the outer surface. The shaft of the fixed gear 31 is shared with the shaft of the arm 12, the drive gear 32 meshes with the driven gear 35 via the intermediate gear 34, and the driven gear 35 is rotatably attached to the arm 12, and each gear 32, 34 is engaged. , 35 are connected by a link 36.
[0031]
A mounting plate 37 in place of the reflecting plate 20 is rotatably provided at the tip of the arm 12. A gear 38 is fixed to the mounting plate 37, and the gear 38 and the driven gear 35 include a timing belt, a wire, They are connected by a transmission body 39 such as a chain. Therefore, as shown in FIGS. 6A to 6B, when the slide rack 33 moves and the arm 12 swings (rotates) via the fixed gear 31, the drive gear 32 rotates due to the swing. Then, the gear 38 rotates through the intermediate gear 34, the driven gear 35, and the transmission body 39, so that the mounting plate 37 is always parallel to the axis (inner surface of the pipe 1). At this time, as shown in FIG. 6B, even if the arm 12 falls, the gears 32, 34, 35 and the link 36 are shifted in the lateral direction (axial direction of the gear) so as not to interfere.
[0032]
As shown in FIG. 7, the ultrasonic probe 30 is fixed to a holder 41 slidably fitted to a mounting plate 37, and this holder 41 is fitted to a guide 42 of the mounting plate 37 so as to appear and disappear linearly. . The base of the holder 41 is a screw 41a, and the worm gear 43a is engaged with the screw 41a, and the worm 43b is engaged with the worm gear 43a. The worm gear 43a and the worm 43b are housed in a gear box 44 fixed to the mounting plate 37, and when the worm 43b is rotated by a driving machine (not shown), the holder 41 (ultrasonic probe 30) appears as the worm gear 43a and the screw 41a. To do.
[0033]
The measurement using the two arms 12 and the receivers 5 with the ultrasonic probe 30 is performed as follows. First, in the same manner as in the above embodiment, when the moving body 10 is moved into the pipeline 1 and the moving body 10 approaches the measurement-needed location, the receiver 5 receives a signal from the ultrasonic transmitter 17. Then, the plane position and the embedment depth are measured in the manner shown in FIG. At this time, the hoisting device 4 of the upper station S ₁ is rotated forward and backward, and the moving body 10 (the arm 12 is open) is sent and returned to determine an accurate measurement value. This operation may be performed in the above-described embodiment.
[0034]
After that, the switching means of the moving body 10 works, and the ultrasonic wave from the ultrasonic transmitter 17 receives the signal reflected by the inner surface of the tube 1 by the receiver built in the moving body 10 and calculates the signal. Then, the inner diameter is measured, and at the same time, the ultrasonic probe 30 is projected and brought into contact with the inner surface of the tube 1, the thickness is measured, and the outer diameter is measured by adding to the inner diameter. This measured value is stored in a storage device built in the moving body 10, records are read from the moving body 10 taken out from the lower station S _2, and the inner and outer diameters of the buried pipe 1 are measured. At this time, since the probe 30 is in water, the measurement is good. Measurement with the probe 30 by ultrasonic waves requires a liquid medium.
[0035]
The position / depth measurement (measurement A) of the buried pipe 1 and the measurement of the pipe inner diameter (measurement B) are performed with a time difference, and the former is activated by a measurement start signal from the receiver 5 on the ground. The signal in this case is based on radio waves (electromagnetic waves and radar are suitable). When the A measurement is completed, a signal for starting the latter measurement is transmitted from the receiver 5 on the ground, or a signal transmission optical fiber cable is provided on the rope 15 and the signal is transmitted through the cable. Ultrasound transmission at the time of both measurements is performed based on the pulse signal by a trigger circuit built in the moving body 10. This measurement block is shown in FIG. The switching operation between the A measurement and the B measurement may be performed similarly in the embodiment of FIG.
[0036]
In addition, the mobile body 10 may be provided with a self-propelling function to automatically move. At this time, the movement control may be performed wirelessly or wired. In the case of wireless, the rope 15 can be omitted. In addition, the inner and outer diameters of the tube can be detected based on reflection signals of the inner and outer surfaces of the ultrasonic wave transmitted from the moving body 10 (ellipsoid 11). Further, the inner diameter of the buried pipe 1 is determined by the degree of open leg β of the arm 12, for example, {(sin β × distance from the swing fulcrum of the arm 12 to the tube inner surface contact point of the roller 13) + (from the swing fulcrum of the arm 12. The distance to the center of the moving body 10)} × 2. Further, the float 21 shown in FIG. 5 or the like can be adopted, and the float 21 is elliptical and thus moves smoothly without being caught.
[0037]
【The invention's effect】
Since the present invention detects the position of the pipe line by detecting the moving body moving in the pipe line as described above, the detection accuracy is high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment. FIG. 2 is a schematic view of an essential portion of the embodiment. FIG. 1A is a schematic diagram of an upper station, and FIG. Fig. 4a is a diagram for explaining the operation of the embodiment. Fig. 4b is a diagram for explaining the operation of the embodiment. Fig. 4c is a diagram for explaining the operation of the embodiment. Fig. 5a is a schematic diagram of another embodiment. FIG. 6b shows the operation of the embodiment. FIG. 7 shows the main part of the embodiment, (a) is a plan view of the ultrasonic probe mounting plate, and (b) is an illustration. Sectional view of the main part [FIG. 8] Block diagram of the operation of the same embodiment
A Pipe line S ₁ Upper station S ₂ Lower station 1 Buried pipe (water pipe)
2 Auxiliary pipe 4 Winch 5 Ground receiver 10 Mobile body 11 Ellipsoidal body 12 Arm 13 Wheel 15 Rope (power line)
16 Control device 17, 18 Ultrasonic transmission / reception 19 Attitude control flap 20 Reflector 30 Ultrasonic probe 31, 32, 34, 35, 38 Gear 36 Link 37 Ultrasonic probe mounting plate 38 Timing belt (transmission) body)
41 Ultrasonic probe holder 43a Worm gear 43b for moving ultrasonic probe 43b Worm for moving ultrasonic probe

Claims

The movable body 10 is moved in the tube axis direction in the buried pipe 1, the moving position of the movable body 10 is detected by ultrasonic waves transmitted from the movable body 10, and the buried position is detected by detecting the moving position of the movable body 10. In the buried pipe position detecting device for detecting the position of the pipe 1,
The transmitter 17 transmits the ultrasonic waves in the outer circumferential direction to the moving body 10 is provided, on the ground provided the receiver 5 for receiving the outgoing ultrasound and closing legs around equal intervals in the moving body 10 An arm 12 having the same length as possible is provided, and the arm 12 is opened and a wheel 13 at the tip of the arm 12 is brought into contact with the inner surface of the buried tube 1 so that the movable body 10 is positioned substantially on the central axis of the buried tube 1. And
Furthermore, to confront two of the arm 12, and the open leg of the arms 12 and transmitting and receiving ultrasonic waves between the tip of its state in contact with the wheel 13 to the buried pipe 1 inside surface, by its transmission and reception time An embedded tube position detecting device characterized in that the inner diameter of the embedded tube 1 is measured.

The movable body 10 is moved in the tube axis direction in the buried pipe 1, the moving position of the movable body 10 is detected by ultrasonic waves transmitted from the movable body 10, and the buried position is detected by detecting the moving position of the movable body 10. In the buried pipe position detecting device for detecting the position of the pipe 1,
The transmitter 17 transmits the ultrasonic waves in the outer circumferential direction to the moving body 10 is provided, on the ground provided the receiver 5 for receiving the outgoing ultrasound and closing legs around equal intervals in the moving body 10 An arm 12 having the same length as possible is provided, and the arm 12 is opened and a wheel 13 at the tip of the arm 12 is brought into contact with the inner surface of the buried tube 1 so that the movable body 10 is positioned substantially on the central axis of the buried tube 1. And
Furthermore, an ultrasonic probe 30 is provided at the tip of the arm 12, and this ultrasonic probe 30 is brought into contact with the inner surface of the embedded tube 1 so that the ultrasonic probe 30 can provide an ultrasonic wave on the outer surface of the embedded tube. reflected by the detection of the time, the position detecting device設管buried you and measuring the wall thickness of the buried pipe 1.

An ultrasonic probe 30 is provided at the tip of the arm 12, the ultrasonic probe 30 is brought into contact with the inner surface of the buried tube 1, and the reflection time of the ultrasonic wave on the outer surface of the buried tube by the ultrasonic probe 30. 2. The buried pipe position detecting device according to claim 1 , wherein the pipe thickness of the buried pipe 1 is measured by detecting this.

The mounting plate 31 of the ultrasonic probe 30 is rotatable with respect to the arm 12, and the mounting plate 31 is always at a constant angular position with respect to the movable body 10 with respect to an arbitrary angle of the arm 12 with respect to the moving body 10. The position detection device for an embedded pipe according to claim 2 or 3, characterized in that: