JP4460422B2 - 漏洩探知における雑音除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、水道管、ガス管等の埋設管からの水、ガス等の漏洩の有無を地面や壁面等において探知する際に、自動車、歩行者等の交通騒音、深夜営業する店舗、自動販売機等の生活騒音等の雑音を効果的に除去する雑音除去方法に関する。

従来、水道管、ガス管等の埋設管からの水、ガス等の漏洩の有無を地面や壁面等において探知する際に、水、ガス等の漏洩音以外の雑音を除去する方法として、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等を使用する方法が知られている。
ここで、バンドパスフィルタとは、特定範囲の周波数の信号のみを通過させ、それ以外の周波数の信号は減衰させるもの、ローパスフィルタとは、特定周波数以下の周波数の信号のみを通過させ、それ以外の周波数の信号は減衰させるもの、ハイパスフィルタとは、特定周波数以上の周波数の信号のみを通過させ、それ以外の周波数の信号は減衰させるものである。

又、多数の振動センサを水道管等が埋設された地面や壁面等に設置し、それら振動センサの出力信号を比較して雑音を除去する方法、特許文献１に記載されるように雑音を除去する方法等も知られている。

特開２０００−２３０８７９号公報

しかし、バンドパスフィルタ等を使用する方法は、特定周波数帯域の信号を通過させ、それ以外の周波数帯域の信号を減衰させるものであるから、自動車、歩行者等の交通騒音のような突発的で、全周波数帯域に影響を及ぼす雑音は、どの周波数において発生しているか特定することができず、効果的に除去することができなかった。深夜営業する店舗、自動販売機等の生活騒音も、同様に、効果的に除去することができなかった。

又、多数の振動センサを設置し、出力信号を比較する方法は、多数の振動センサを使用するためにシステム規模が大きくなり、作業人員及び時間もかかるため、作業員一人で実施するのは困難であった。

本発明は、かかる従来技術における問題点を解決するべく為されたものであって、その目的とするところは、埋設管からの水、ガス等の漏洩の有無を探知する際に、漏洩探知作業をする時間や場所にかかわらず、水、ガス等の漏洩音を確実に抽出するために、漏洩音以外の交通騒音、生活騒音等の雑音を効果的に除去することができる雑音除去方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の漏洩探知における雑音除去方法は、漏洩音及び外来雑音が混在した信号を高速フーリエ変換して周波数成分から成る信号Ｓ１を生成すると共に、その周波数成分から成る信号Ｓ１を所定サンプリング時間毎に順次信号格納部に格納し、その信号格納部から所定時間後に抽出することによって遅延信号Ｓ２を生成し、あるサンプリング時にサンプリングされた信号Ｓ１と、そのサンプリング時の所定時間前にサンプリングされた信号Ｓ１である遅延信号Ｓ２とを対比し、信号Ｓ１と信号Ｓ２とを全周波数成分に亘ってパワーを比較し、パワーの大小を判定して、パワーの小さい方の信号を選択し、そのような選択を所定時間毎に順次実行すると共に、その選択した信号を高速逆フーリエ変換して、外来雑音を除去した出力信号を生成することを特徴とする。

ここで、漏洩音及び外来雑音が混在した信号は、地面又は壁面に設置した振動センサによって出力されるようにしてもよい。

又、パワーの大小の判定に対応して出力信号を選択するスイッチング手段によって、パワーの小さい方の信号を選択的に出力するようにしてもよい。

以下、本発明の漏洩探知における雑音除去方法について、図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明の漏洩探知における雑音除去方法を示す説明図、図２は、本発明の雑音除去方法を水道管の漏水探知について実施した場合における説明図である。

本発明の漏洩探知における雑音除去方法は、漏洩音及び外来雑音を捕捉する振動捕捉手段と、振動捕捉手段による出力信号から外来雑音を除去して漏洩音のみを抽出する漏洩音抽出手段と、を設けることによって実施される。

図１及び図２に示すように、漏洩音及び外来雑音を捕捉する振動捕捉手段としては、地面又は壁面に設置される振動センサ１等を採用することができる。

振動捕捉手段による出力信号から外来雑音を除去して漏洩音のみを抽出する漏洩音抽出手段としては、振動捕捉手段による出力信号を高速フーリエ変換して周波数成分に変換する高速フーリエ変換処理部２３と、周波数成分とした信号を格納する信号格納部２４と、サンプリング時点の異なる周波数成分とした信号同士を比較してパワーの大小を判定する信号判定部２５と、周波数成分から成る出力信号を選択するスイッチング手段２６と、選択された周波数成分から成る出力信号を高速逆フーリエ変換して出力信号に変換する高速逆フーリエ変換処理部２７と、から成る漏洩探知装置２を構成する。

尚、漏洩探知装置２は、増幅器２１、アナログ／ディジタル変換器２２、ディジタル／アナログ変換器２８、増幅器２９等を具備している。
そして、振動センサ１等の振動捕捉手段からのアナログ信号を増幅器２１によって増幅し、アナログ／ディジタル変換器２２によってディジタル信号に変換した後、高速フーリエ変換処理部２３に送信する。
又、高速逆フーリエ変換処理部２７からのディジタル信号をディジタル／アナログ変換器２８によってアナログ信号に変換し、増幅器２９によって増幅した後、ヘッドフォン３等の漏洩確認手段に送信する。

本発明の漏洩探知における雑音除去方法では、先ず、図１に示すように、振動センサ１等の振動捕捉手段によって捕捉された漏洩音及び外来雑音が混在した信号は、増幅器２１によって増幅され、アナログ／ディジタル変換器２２によってディジタル信号に変換されて、高速フーリエ変換処理部２３に送信される。

高速フーリエ変換処理部２３は、漏洩音及び外来雑音が混在した信号を高速フーリエ変換し、周波数成分から成る信号Ｓ１に変換する。
そして、信号Ｓ１をスイッチング手段２６の端子２６ａ、信号格納部２４及び信号判定部２５へと送信する。

信号格納部２４は、所定サンプリング時間毎に送信されてくる信号Ｓ１を順次格納していくと共に、格納した信号Ｓ１を所定時間後に抽出し、遅延信号Ｓ２としてスイッチング手段２６の端子２６ｂ、信号判定部２５へと送信する。

信号判定部２５は、全周波数成分に亘って、信号Ｓ１と所定時間前にサンプリングされた遅延信号Ｓ２とを比較し、それら信号のパワーの大小を判定して、信号Ｓ１の方が小さい場合には、スイッチング手段２６の端子２６ａと端子２６ｃとを接続させ、信号Ｓ１を高速逆フーリエ変換処理部２７に送信する。
一方、遅延信号Ｓ２の方が小さい場合には、スイッチング手段２６の端子２６ｂと端子２６ｃとを接続させ、遅延信号Ｓ２を高速逆フーリエ変換処理部２７に送信する。

水道管、ガス管等の埋設管からの水、ガス等の漏洩音は定常的に発生しているものであるのに対し、自動車、歩行者等の交通騒音、深夜営業する店舗、自動販売機等の生活騒音等の外来雑音は非定常的に発生するものであるから、ある時点における出力信号のパワーが大きいということは、その時点に外来雑音が多く発生していると考えられる。よって、パワーの小さい時点における信号を選択すれば、より外来雑音の少ない信号を抽出したと言える。

又、異なる時点における信号のある周波数成分において、外来雑音が同時に存在していたとしても、全周波数成分に亘って、同時に同一のパワーを有する外来雑音が存在することは考え難く、よって、異なる時点における信号を比較し、それら信号のパワーの大小を判定して、パワーの小さい信号を選択すれば、効果的に外来雑音を除去することができることになる。

尚、信号判定部２５において、信号Ｓ１と遅延信号Ｓ２のパワーの大小を判定する代わりに、信号Ｓ１と遅延信号Ｓ２とを適宜関数を適用して判定するようにしてもよい。
又、遅延信号Ｓ２の代わりに、適宜サンプリング時間内における遅延信号Ｓ２の平均値を比較対象としてもよい。

高速逆フーリエ変換処理部２７は、選択された周波数成分から成る信号を高速逆フーリエ変換し、外来雑音が減衰された合成信号Ｓ３が生成される。
そして、合成信号Ｓ３は、ディジタル／アナログ変換器２８によってアナログ信号に変換され、増幅器２９によって増幅された後、ヘッドフォン３等の漏洩確認手段に送信される。

次に、本発明の雑音除去方法を水道管の漏水探知について実施した場合を、図２を参照して説明する。

本実施例においては、水道管１１が埋設された地面に振動センサ１を設置し、振動センサ１の出力コードを漏洩探知装置２に接続し、漏洩探知装置２にヘッドフォン３の入力コードを接続した。

水道管１１には漏水点１１ａが存在し、漏水点１１ａにおいて発生する漏水音は、地中を伝播して振動センサ１によって捕捉される。
又、地上において往来する自動車、歩行者等の交通騒音も、地中を伝播して振動センサ１によって捕捉される。

そして、振動センサ１によって捕捉された漏水音及び交通騒音は、電気信号として漏洩探知装置２に入力される。

漏洩探知装置２は、上記の如く、高速フーリエ変換処理部２３、信号格納部２４、信号判定部２５、スイッチング手段２６及び高速逆フーリエ変換処理部２７から構成される。
よって、振動センサ１による出力信号は、高速フーリエ変換処理部２３によって周波数成分から成る信号Ｓ１に変換され、スイッチング手段２６の端子２６ａ、信号格納部２４及び信号判定部２５へと送信される。
ここで、振動センサ１による出力信号は、０．１２５ｍｓ（８ｋＨｚ）のサンプリング時間毎に周波数成分から成る信号Ｓ１に変換される。

次に、信号格納部２４に格納された信号Ｓ１は、所定時間後に抽出され、遅延信号Ｓ２としてスイッチング手段２６の端子２６ｂ、信号判定部２５へと送信される。
信号判定部２５において、全周波数成分に亘って、信号Ｓ１と遅延信号Ｓ２とが比較され、信号のパワーの大小が判定されて、スイッチング手段２６によってパワーの小さい方の信号が選択される。
そして、選択された信号は、高速逆フーリエ変換処理部２７へと送信され、外来雑音成分が減衰された合成信号Ｓ３が生成される。
ここで、格納された信号Ｓ１を抽出する時間間隔は１ｓとしてあり、よって、信号Ｓ１と１ｓ前の遅延信号Ｓ２とが比較されることになる。

振動センサ１の出力信号波形及びスペクトログラムは、図３に示す通りであり、本発明の雑音除去方法を適用して雑音除去した後の出力信号波形及びスペクトログラムは、図５に示す通りであった。

一方、漏洩探知装置２に代えてバンドパスフィルタを使用して、同様に、振動センサ１による出力信号から雑音を除去するようにした。
その結果得た出力信号波形及びスペクトログラムは、図４に示す通りであった。

図４と図５を対比してみれば、本発明の漏洩探知における雑音除去方法によって、外来雑音が大幅に除去されているのが分かる。

よって、ヘッドフォン３からは外来雑音が除去された漏水音のみから成る信号が出力されるから、作業者は容易かつ確実に、水道管１１における漏水点１１ａを探知することができる。

以上のように、本発明の漏洩探知における雑音除去方法によれば、埋設管からの水、ガス等の漏洩の有無を探知する際に、漏洩音以外の交通騒音、生活騒音等の外来雑音を効果的に除去することができるから、漏洩探知作業をする時間や場所にかかわらず、水、ガス等の漏洩音を確実に抽出して、埋設管における漏洩点を容易かつ確実に探知することができる。

本発明の漏洩探知における雑音除去方法を示す説明図である。 本発明の漏洩探知における雑音除去方法を水道管の漏水探知について実施した場合における説明図である。 （Ａ）は、地面に設置した振動センサの出力信号波形図及びスペクトログラムである。 バンドパスフィルタを使用して雑音除去した後の出力信号波形図及びスペクトログラムである。 本発明の雑音除去方法を適用して雑音除去した後の出力信号波形図及びスペクトログラムである。

符号の説明

１ 振動センサ
２ 漏洩探知装置
２３ 高速フーリエ変換処理部
２４ 信号格納部
２５ 信号判定部
２６ スイッチング手段
２７ 高速逆フーリエ変換処理部

Claims (3)

1. 漏洩音及び外来雑音が混在した信号を高速フーリエ変換して周波数成分から成る信号Ｓ１を生成すると共に、その周波数成分から成る信号Ｓ１を所定サンプリング時間毎に順次信号格納部に格納し、その信号格納部から所定時間後に抽出することによって遅延信号Ｓ２を生成し、あるサンプリング時にサンプリングされた信号Ｓ１と、そのサンプリング時の所定時間前にサンプリングされた信号Ｓ１である遅延信号Ｓ２とを対比し、信号Ｓ１と信号Ｓ２とを全周波数成分に亘ってパワーを比較し、パワーの大小を判定して、パワーの小さい方の信号を選択し、そのような選択を所定時間毎に順次実行すると共に、その選択した信号を高速逆フーリエ変換して、外来雑音を除去した出力信号を生成することを特徴とする漏洩探知における雑音除去方法。
2. 漏洩音及び外来雑音が混在した信号は、地面又は壁面に設置した振動センサによって出力されることを特徴とする請求項１に記載の漏洩探知における雑音除去方法。
3. パワーの大小の判定に対応して出力信号を選択するスイッチング手段によって、パワーの小さい方の信号を選択的に出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の漏洩探知における雑音除去方法。

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