JP3829966B2

JP3829966B2 - 同時多点測定装置

Info

Publication number: JP3829966B2
Application number: JP7027199A
Authority: JP
Inventors: 昌業栂坂
Original assignee: Techno Craft Co Ltd
Current assignee: Techno Craft Co Ltd
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2019-03-16
Also published as: JP2000266626A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物に設けられた複数の検知手段からのデータを監視して、データ間の時間的な分析を行なう同時多点測定装置に関し、具体的には、複数の検知手段により管路内の音声データを常時監視して、検知手段間における管路の漏洩を検知する漏洩検知装置や、複数の観測地点に設けられた地殻振動の検知手段により、地震の震源地を測定する震源地測定装置などに応用される同時多点測定装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来、この種の複数の検知点を有する同時多点測定装置としては、例えば地中などに埋設した管路（水道管，ガス管）の漏洩事故を早期に発見する漏洩検知装置が知られている。図７は、特に水道管の漏水を検知する漏水検知装置の原理を説明する概略図である。同図において、51は地中に埋設した管路、52Ａ，52Ｂは管路51の所定間隔毎（例えば10〜1000ｍ）に設けられた検知手段としての漏水センサであり、漏水センサ52Ａ，52Ｂは管路51内の音を常時監視する音声センサとして設けられている。なお、ここでは２つの漏水センサ52Ａ，52Ｂだけを示しているが、実際には管路51の埋設規模に応じて複数個設けられる。
【０００３】
このような装置において、時間Ｔ１で漏水センサ52Ａ，52Ｂ間に漏水が発生したと仮定する（この地点を漏水点Ｘとする）。すると、図８に示すように、一方の漏水センサ52Ａでは、漏水発生に伴う検知信号（漏水音）が時間τ１後に発生するとともに、他方の漏水センサ52Ｂでも、同じ漏水発生に伴う検知信号が時間τ２後に発生する。ここで、漏水センサ52Ａから漏水点Ｘまでの距離ｄは、２つの漏水センサ52Ａ，52Ｂに届いた漏水音の時間差τを用いて次の数式１にてあらわせる。
【０００４】
【数１】

【０００５】
なお、上記数式１において、Ｌは漏水センサ52Ａ，52Ｂ間の距離，ｃは管路内の媒質中すなわち水中の音速であり、これらはいずれも既知量である。こうして、各漏水センサ52Ａ，52Ｂにて検知される漏水音の時間差τを計測することで、漏水点Ｘを正確に検知することが可能となり、漏水の早期発見を達成するとともに水資源の有効利用を図り、二次災害の防止に利用することができる。
【０００６】
ところで、上記装置を例えばセンター側で集中監視しようとする場合には、図９に示すシステムの構築が必要となる。すなわち、同図において、52は各管路51に所定間隔で取付けられる漏水センサであり、この漏水センサ52からの検知信号は個々に増幅器53により増幅され、モデム（変復調装置）54を経由して通信手段としての電話回線55に送り出される。この電話回線55には、センター側の中央集中監視装置56や、これとは別の箇所にある分室監視装置57に接続され、各漏水センサ52からの検知信号が中央集中監視装置56や分室監視装置57で恒常的に集中監視される。
【０００７】
図９では、有線専用回線を利用して各漏水センサ52と電話回線55とを接続しているが、専用回線を敷設する手間とコストが必要になるため、これを無線で行なうことが提起されている。しかし、各漏水センサ52からの音声データをアナログ信号により無線伝送するには、障害物などがあっても電波が支障なく届くように、十分なパワーを有する電源装置を各漏水センサ52側に組み込まなければならず、現実的ではなかった。これに対して、移動電話やＰＨＳ（Personal Handyphone System：簡易型携帯電話）などを用いて、各漏水センサ52からの音声データをデジタル信号に変換して伝送する方法もあるが、通信手段を介してデジタル伝送を行なうには、圧縮や間欠などの仕様に関し種々のプロトコル（通信規約）が存在するため、センター側に送られてくる各漏水センサ52のデータには時間的な関連性が全くない。従って、単に各漏水センサ52からの音声データをそのままデジタル伝送するだけでは、図８に示す漏水音の時間差τを正確に検知できないという問題があった。
【０００８】
そして、こうした問題は漏洩検知装置のみならず、被測定物に設けられた複数の検知手段間でタイミング同期をとる必要のある全ての同時多点測定装置に発生する。つまり、各検知手段から送られてくる複数のデータの同期性が失われると、データ間の時間的な測定が正確に行なえなくなる問題を生じる。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決しようとするもので、検知手段からの複数のデータ間で、時間的な測定を正確に行なうことのできる同時多点測定装置を提供することをその目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の同時多点測定装置は、前記目的を達成するために、被測定物に設けた複数の検知手段からの各データが、時間的な関連性を持たずに伝送される同時多点測定装置において、人工衛星からの時刻信号波を受信するＧＰＳ受信部と、このＧＰＳ受信部で受信した時刻信号波に基づいて、前記検知手段からのデータの各々に同期信号を重畳させる信号合成部と、前記各検知手段からの検知信号を集中監視するセンター側装置と、を備え、前記センター側装置が、どの時刻に前記同期信号を重畳させるのかを通信手段を介して予め送信し、これを受けて前記ＧＰＳ受信機で受信した時刻信号波が所定の時刻に達する毎に、前記同期信号を重畳するように構成したものである。
【００１１】
この場合、検知手段からの各データそのものに時間的な関連性がなくても、これらの各データには同期信号が個々に付加されるため、検知手段からの複数のデータ間で、時間的な測定を正確に行なうことが可能になる。また特に、各データに付加される同期信号は、人工衛星からの時刻信号波をＧＰＳ受信部で受信したものを基準としているので、時間的に極めて精度の高い測定が可能になる。また、各検知点毎に、どの時刻に同期信号を重畳させるのかを、センター側装置が把握していれば、各検知信号間の同期信号の時間的なずれを解析できる。
【００１２】
【発明の実施形態】
以下、本発明における同時多点測定装置の各実施例について、添付図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同一部分には同一符号を付し、その共通する箇所の説明は重複するため省略する。
【００１３】
図１〜図４は、漏水検知装置に適用した本発明の第１実施例を示すものである。システムの全体構成を示す図１において、増幅器53とモデム54の間には、増幅器53により増幅された漏水センサ52の音声データに同期信号を重畳させる同期信号発生手段としての同期信号発生器１が設けられる。一方、２は原子時計が搭載された周知の人工衛星である。この人工衛星２からは特定の周波数にて極めて正確な時刻信号波が発信されており、いわゆるＧＰＳ（Global Positioning System：汎地球測位システム）として民間に開放されて、地球上で自由に受信できるシステムとなっている。前記同期信号発生器１は各検知センサ51毎に設けられており、人工衛星２からの時刻信号波を受信し得るアンテナ３を各々に備えている。
【００１４】
同期信号発生器１の内部構成は図２に示すように、アンテナ３と一体のＧＰＳ受信部４と、人工衛星２からの時刻信号波に基づく同期信号を漏水センサ52の音声データに重畳する信号合成部５と、前記同期信号を付加した音声データをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部６と、各部の所定の動作電圧を供給する電源部７と、モデム54を含む同期信号発生器１全体の動作を制御する制御部８とを備えて概ね構成される。そして、Ａ／Ｄ変換部６から送り出されるデジタル情報が、モデム54から通信手段11を介して、センター側の中央集中監視装置56や分室監視装置57に伝送されるようになっている。なお、ここでは各漏水センサ52毎にＧＰＳ受信部４を設けているが、複数の漏水センサ52に共通してＧＰＳ受信部４を設けてもよい。また、将来的には、人工衛星２からの時刻信号波とほぼ同程度の精度が得られる時刻信号源があれば、ＧＰＳ受信部４をこれに置き換えてもよい。こうすれば、人工衛星２からの時刻信号波の受信状況を考慮しなくても済み、システム構築が行ないやすくなる。12は各モデム54との無線伝送を行なうための基地局であり、各モデム54から送り出される個々のデジタル情報は、通信手段11上で種々のプロトコルに従って、例えばＴＤＭ（時分割多重）方式やＦＤＭ（周波数多重）方式により多重化して伝送される。
【００１５】
ここで、各検知点において同期信号がどのようにして付加されるのかを、図３の概略説明図および図４と図５の各波形図に基づいて説明する。図３において、直線状の管路51には、４個の漏水センサ52Ａ〜52Ｄが等間隔Ｌで取付けられているとする。センター側の中央集中監視装置56や分室監視装置57は、各検知点毎の同期信号発生器１に対し、どの時刻に同期信号Ｓ１〜Ｓ４を重畳させるのかを、通信手段11を介して予め送信する。これを受けて各検知点の同期信号発生器１は、ＧＰＳ受信部４で受信した時刻信号波が所定の時刻に達する毎に、信号合成部５に同期信号Ｓ１〜Ｓ４を重畳する。このとき、各漏水センサ52Ａ〜52Ｄの音声データに付加される同期信号Ｓ１〜Ｓ４は、図４に示すように同一のタイミングで重畳してもよいし、あるいは、図５に示すように一定間隔Ｔ毎にずれて次々と重畳してもよい。但し、同期信号Ｓ１〜Ｓ４を同一のタイミングで重畳した方が、一定間隔Ｔを考慮しなくて済む分だけ、後述する時間差τの計測が容易になる。さらに、図５において、同期信号Ｓ１〜Ｓ４は必ずしも一定時間毎に各漏水センサ52Ａ〜52Ｄに付加する必要はない。各検知点毎の同期信号発生器１に対し、どの時刻に同期信号Ｓ１〜Ｓ４を重畳させるのかを、センター側の中央集中監視装置56や分室監視装置57が把握していれば、各漏水センサ52Ａ〜52Ｄ間の同期信号Ｓ１〜Ｓ４の時間的なずれは解析できるからである。
【００１６】
また、各同期信号発生器１に設けた制御部８は、人工衛星２からの時刻信号波に基づいて、所定の時刻になると電源部７を立上げおよび立下げる電源制御部を内蔵している。これにより、同期信号Ｓ１〜Ｓ４を重畳させる必要のある場合にのみ、電源部７を立ち上げて各部に動作電圧を供給するように構成すれば、各同期信号発生器１毎に無駄な電力の消費を極力抑えることができる。
【００１７】
次に、前述の図３〜図５に基づいて、上記構成につきその作用を説明する。各漏水センサ52Ａ〜52Ｄに接続する同期信号発生器１は、各々人工衛星２からの時間信号波をＧＰＳ受信部４で受信し、所定の時刻になると、図４または図５に示すタイミングで、信号合成部５により音声データと同期信号Ｓ１〜Ｓ４を付加する。そして、この同期信号Ｓ１〜Ｓ４を付加した音声データは、同期信号発生器１のＡ／Ｄ変換部６にてデジタル信号に変換され、モデム54を経由して無線で通信手段11の基地局12に送られる。こうしたデジタル伝送は、少ないパワーでも電波が支障なく基地局12に到達するため、各検知点において電源装置の小形化を達成できる。そしてこれは、制御部８に電源制御部を内蔵することによって、さらに効果的なものとなる。センター側の中央集中監視装置56や分室監視装置57では、送られてくるデータがどの漏水センサ52Ａ〜52Ｄからのものなのかを個々に識別する。
【００１８】
上記一連の動作中に、漏水センサ52Ｂ，52Ｃ間で漏水が発生したと仮定する（この地点を漏水点Ｘとする）。このとき、各漏水センサ52Ａ〜52Ｄの音声データに同期信号Ｓ１〜Ｓ４を付加した後の波形は、図４または図５に示すようになる。センター側の中央集中監視装置56や分室監視装置57は、漏水センサ52Ａ〜52Ｄ毎に漏水音のピークが何時発生したのかを計測する。これは、図４または図５において、各同期信号Ｓ１〜Ｓ４から漏水音までの時間差を個々に算出することで簡単に計測できる。次に、最も漏水音を早く検知した２つの漏水センサ52Ｂ，52Ｃに関し、各漏水センサ52Ｂ，52Ｃで検知した漏水音の時間差τを計測する。後は、漏水センサ52Ｂから漏水点Ｘまでの距離ｄを、前記数式１に基づいて計測すればよい。これによって、各漏水センサ52Ａ〜52Ｄからのデータが、デジタル伝送により時間的な関連性を失っても、データに付加される同期信号Ｓ１〜Ｓ４により、漏水点Ｘを正確に検知できる。したがって、漏水の早期発見を達成するとともに水資源の有効利用を図り、二次災害の防止に利用することが可能となる。
【００１９】
以上のように、本実施例によれば、被測定物である管路51に設けた複数の検知手段たる漏水センサ52（52Ａ〜52Ｄ）からの各データが、時間的な関連性を持たずに伝送される同時多点測定装置において、人工衛星２からの時刻信号波を受信するＧＰＳ受信部４と、このＧＰＳ受信部４で受信した時刻信号波に基づいて、前記漏水センサ52からのデータの各々に同期信号Ｓ１〜Ｓ４を重畳させる信号合成部５と、前記各漏水センサ52Ａ〜52Ｄからの検知信号を集中監視するセンター側装置としての中央集中監視装置 56 や分室監視装置 57を備え、前記センター側の中央集中監視装置 56 や分室監視装置 57 が、どの時刻に同期信号Ｓ１〜Ｓ４を重畳させるのかを通信手段 11 を介して予め送信し、これを受けてＧＰＳ受信機４で受信した時刻信号波が所定の時刻に達する毎に、前記同期信号Ｓ１〜Ｓ４を重畳するように構成している。
【００２０】
このようにすると、漏水センサ52Ａ〜52Ｄからの各データそのものに時間的な関連性がなくても、これらの各データには同期信号Ｓ１〜Ｓ４が個々に付加されるため、漏水センサ52Ａ〜52Ｄからの複数のデータ間で、時間的な測定（本実施例では時間差τ）を正確に行なうことが可能になる。また特に、各データに付加される同期信号Ｓ１〜Ｓ４は、人工衛星２からの時刻信号波をＧＰＳ受信部４で受信したものを基準としているので、時間的に極めて精度の高い測定が可能になる。さらに、各検知点毎に、どの時刻に同期信号Ｓ１〜Ｓ４を重畳させるのかを、センター側の中央集中監視装置 56 や分室監視装置 57 が把握していれば、各漏水センサ 52 Ａ〜 52 Ｄ間の同期信号Ｓ１〜Ｓ４の時間的なずれを解析できる。
【００２１】
また、実施例上の効果として、本実施例では、所定の時刻になると電源部７を立上げおよび立下げる電源制御部を内蔵しているので、同期信号Ｓ１〜Ｓ４を重畳させる必要のある場合にのみ、電源部７を立ち上げて各部に動作電圧を供給することができ、無駄な電力の消費を極力抑えることができる。そしてこれは、同期信号Ｓ１〜Ｓ４を付加した音声データをデジタル伝送することで、さらに顕著な効果となる。
【００２２】
なお、人工衛星２からの時刻信号波に基づく時間情報を同期信号Ｓ１〜Ｓ４に含ませ、各漏水センサ52Ａ〜52Ｄのデータに同一ではなく、各々異なるタイミングで付加するように構成すれば（図５参照）、同期信号Ｓ１〜Ｓ４に含まれる時間情報から、どの漏水センサ52Ａ〜52Ｄのデータが伝送されたのかを識別することができ、同期信号Ｓ１〜Ｓ４を漏水センサ52Ａ〜52Ｄの識別信号として利用することが可能になる。
【００２３】
また、本実施例では、管路51に複数の漏水センサ52Ａ〜52Ｄを備え、漏水センサ52Ａ〜52Ｄで検知される漏水音の時間差τに基づき、漏水点Ｘを測定する漏水検知装置に適用しているので、時間差τひいては漏水点Ｘの位置を正確に検知できる。その際、人工衛星２からの時刻信号波を同期信号として用いることの効果は、上述した通りである。なお、管路51内は流体ではなく、ガスのような気体であっても、同様に管路51の亀裂を正確に検知できる。また、こうした構成において、時間情報を含む同期信号Ｓ１〜Ｓ４を、各漏水センサ52Ａ〜52Ｄのデータに付加するようにすれば、この同期信号Ｓ１〜Ｓ４に含まれる情報から、各漏水センサ52Ａ〜52Ｄが何時漏水音を検知したのかを正確に把握できる。これによって、最も漏水音を早く検知した２つの漏水センサ52Ｂ，52Ｃ間で漏水が起こっていることを適確に判断できる。
【００２４】
次に、本発明の第２実施例を図５に基づき説明する。なお、前記第１実施例と同一部分には同一符号を付し、その共通する箇所の説明は重複するため省略する。
【００２５】
本実施例では、各漏水センサ52Ａ〜52Ｃに共通して、ＧＰＳ受信部４を内蔵した発振器21が設けられている。この発振器21は、ＧＰＳ受信部４の受信状態に拘らず、各漏水センサ52Ａ〜52Ｃに対して同一若しくは異なるタイミングで同期信号を送り出すもので、同期信号発生器１に設けた信号合成部５によって、この同期信号が音声データに重畳される。発振器21には、ＧＰＳ受信部４で受信した時刻信号波により、所定時間（例えば１時間に１回）毎に時刻補正を行なう同期信号補正部22を内蔵しており、これによって発振器21から出力される同期信号とこれに含まれる時刻情報の補正を行なっている。
【００２６】
そして、この実施例においても、漏水センサ52Ａ〜52Ｄからの複数のデータ間で、時間的な測定を正確に行なうことが可能になる。また特に、各データに付加される同期信号は、人工衛星２からの時刻信号波をＧＰＳ受信部４で受信したものを基準としているので、時間的に極めて精度の高い測定が可能になる。また、この実施例では、人工衛星２からの時刻信号波を発振器21の時刻補正用に用いているので、仮に人工衛星２からの電波を一時的に捕捉できなくても、発振器21によりある程度正確な同期信号を各漏水センサ52Ａ〜52Ｄからのデータに重畳させ続けることができる。
【００２７】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、地震の震源地を特定するために、複数の検知手段にて地殻の振動データを伝送する震源地測定装置にも、本発明を適用することができる。また、各実施例では、デジタル信号を無線伝送する構成を開示したが、各検知点からデジタル信号を有線で伝送してもよい。また、被測定物の決められた地点から振動を付与し、これを同期信号として検知手段で検知して、検知手段からのデータに重畳させるようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の同時多点測定装置は、被測定物に設けた複数の検知手段からの各データが、時間的な関連性を持たずに伝送される同時多点測定装置において、人工衛星からの時刻信号波を受信するＧＰＳ受信部と、このＧＰＳ受信部で受信した時刻信号波に基づいて、前記検知手段からのデータの各々に同期信号を重畳させる信号合成部と、前記各検知手段からの検知信号を集中監視するセンター側装置と、を備え、前記センター側装置が、どの時刻に前記同期信号を重畳させるのかを通信手段を介して予め送信し、これを受けて前記ＧＰＳ受信機で受信した時刻信号波が所定の時刻に達する毎に、前記同期信号を重畳するように構成したものであり、検知手段からの複数のデータ間で、時間的な測定を正確に行なうことが可能になる。また、人工衛星からの時刻信号波を利用することで、時間的に極めて精度の高い測定が可能になる。さらに、各検知点毎に、どの時刻に同期信号を重畳させるのかを、センター側装置が把握していれば、各検知信号間の同期信号の時間的なずれを解析できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す漏水検知装置の全体構成をあらわした概略図である。
【図２】同上各検知点における構成を示すブロック図である。
【図３】同上複数の漏水センサを管路に取付けた状態の概略図である。
【図４】同上図３における各漏水センサの音声データに同期信号を付加した状態の波形図である。
【図５】同上図３における各漏水センサの音声データに同期信号を付加した別の状態の波形図である。
【図６】本発明の第２実施例を示す概略図である。
【図７】従来例における漏水検知装置の原理を説明する概略図である。
【図８】同上図７における各漏水センサの音声データの波形図である。
【図９】従来例における漏水検知装置の全体構成をあらわした概略図である。
【符号の説明】
２人工衛星
４ＧＰＳ受信部
５信号合成部
11 通信手段
51 管路（被測定物）
52，52Ａ，52Ｂ，52Ｃ，52Ｄ漏水センサ（検知手段）
56 中央集中監視装置（センター側装置）
57 分室監視装置（センター側装置）

Claims

被測定物に設けた複数の検知手段からの各データが、時間的な関連性を持たずに伝送される同時多点測定装置において、人工衛星からの時刻信号波を受信するＧＰＳ受信部と、このＧＰＳ受信部で受信した時刻信号波に基づいて、前記検知手段からのデータの各々に同期信号を重畳させる信号合成部と、前記各検知手段からの検知信号を集中監視するセンター側装置と、を備え、前記センター側装置が、どの時刻に前記同期信号を重畳させるのかを通信手段を介して予め送信し、これを受けて前記ＧＰＳ受信機で受信した時刻信号波が所定の時刻に達する毎に、前記同期信号を重畳するように構成したことを特徴とする同時多点測定装置。