JP7093675B2 - 流体判別システムおよび流体判別方法 - Google Patents

Description

この発明は、流体判別システムおよび流体判別方法に係り、特に、流体が流れる流通管を叩打した打音に基づいて判別する流体判別システムおよび流体判別方法に関する。

一般的に、地中に埋設された流通管を工事、例えばガス管を工事する場合に、そのガス管の管理会社であるガス供給会社に対してガス管の埋設位置、管径および材質などの配管情報を確認する。また、ガス管を工事する現場付近に他の流通管、例えば水道管が埋設されている場合に、水道管を損傷せずに工事を行うために管理者である水道局等に情報を確認する。このように、ガス管と水道管の配管情報を確認することにより、ガス管の工事を安全に行うことができる。

しかしながら、ガス管と水道管が、例えば、同じ管径で且つ同じ材質から構成されるなど外観から判別できない場合には、工事対象であるガス管を特定することが困難となり、ガス管を示す表示が現れるまで掘り進めるなど、工事が遅延するおそれがあった。

そこで、工事対象のガス管を特定する技術として、例えば、特許文献１には、配管またはガスメータの一方から音を発信し、他方で音を検知して配管の接続の有無や接続系統を確認する配管接続確認装置が提案されている。この配管接続確認装置は、確認対象の配管を打撃具で叩いて打撃音を配管内に発生させ、その打撃音をガスメータの検圧孔に取り付けられた音センサで確認するため、工事対象のガス管を容易に特定することができる。

特開２００２－３６５３７１号公報

しかしながら、特許文献１の配管接続確認装置は、打撃具で叩いた流通管がガスメータに接続されているか否かを確認するため、工事対象のガス管を確実に判別することが困難であった。例えば、工事対象のガス管が水道管に接触している場合に、打撃具で水道管を叩いた打撃音がガス管に伝播して音センサで検出されるため、水道管を工事対象と判別するおそれがあった。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、工事対象の流通管を確実に判別する流体判別システムおよび流体判別方法を提供することを目的とする。

この発明に係る流体判別システムは、流体が流通する流通管を叩打するための叩打部と、叩打部で流通管を叩打した打音を入力する打音入力部と、打音入力部に入力される打音の周波数分布を算出する算出部と、流体が流通する基準管を叩打した打音において流体の種類に応じて異なる特徴的周波数を記憶する記憶部と、算出部で算出された周波数分布と記憶部に記憶された特徴的周波数とを比較して、流通管を流通する流体の種類を判別する判別部とを備えるものである。

ここで、特徴的周波数は、基準管を叩打した打音の音圧レベルが最大となる周波数を含むことが好ましい。

また、特徴的周波数は、基準管の半部が地中に埋められた状態から基準管が完全に露出した状態に露出度を変えて叩打した打音に共通して存在する周波数を含むことができる。

また、特徴的周波数は、叩打部を用いて基準管を叩打した打音に基づいて算出することができる。

また、判別部は、前記特徴的周波数の音圧波形に基づいて判別することができる。
また、判別部は、複数の前記特徴的周波数の音圧レベルの比に基づいて判別することもできる。

この発明に係る流体判別方法は、流体が流通する流通管を叩打部で叩打し、叩打部で流通管を叩打した打音を打音入力部で入力し、打音入力部に入力される打音の周波数分布を算出部で算出し、流体が流通する基準管を叩打した打音において流体の種類に応じて異なる特徴的周波数を記憶する記憶部を参照して、算出部で算出された周波数分布と記憶部に記憶された特徴的周波数とを比較し、判別部が流通管を流通する流体の種類を判別するものである。

この発明によれば、流体が流通する基準管を叩打した打音において流体の種類に応じて異なる特徴的周波数を記憶部が記憶し、判別部が算出部で算出された周波数分布と記憶部に記憶された特徴的周波数とを比較して流通管を流通する流体の種類を判別するので、工事対象の流通管を確実に判別する流体判別システムおよび流体判別方法を提供することが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る流体判別システムの構成を示す図である。 システム本体の構成を示すブロック図である。 ガスが流通するガス管を叩打した打音の時間波形と周波数分布を示すグラフである。 水が流通する水道管を叩打した打音の時間波形と周波数分布を示すグラフである。 実施の形態２のシステム本体の構成を示すブロック図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る流体判別システムの構成を示す。この流体判別システムは、叩打部１と、システム本体２とを有する。

叩打部１は、流体Ｆが流通する流通管Ｔを叩打するためのもので、いわゆる打診棒から構成されている。すなわち、叩打部１は、棒形状を有し、基端部に作業者Ｗにより把持される把持部３が配置され、先端部に球状に形成された球状部４が配置されている。

システム本体２は、叩打部１で叩打した打音に基づいて流通管Ｔを流通する流体Ｆの種類を判別するもので、打音入力部５と、報知部６とを有する。
打音入力部５は、叩打部１で流通管Ｔを叩打した打音を入力するもので、例えばマイクロフォンなどから構成することができる。
報知部６は、流体Ｆの種類を判別した判別結果を報知するもので、例えば発光ダイオードなどの発光素子、液晶ディスプレイなどのディスプレイ装置およびブザーなどの音出力装置などから構成することができる。

次に、システム本体２の構成について詳細に説明する。
図２に示すように、システム本体２は、打音入力部５に接続された算出部７を有し、この算出部７に判別部８および報知制御部９を介して報知部６が接続されている。また、判別部８に記憶部１０が接続されている。さらに、算出部７、判別部８および報知制御部９に本体制御部１１が接続され、この本体制御部１１に操作部１２と格納部１３がそれぞれ接続されている。

算出部７は、打音を入力した打音入力部５から出力される打音信号に基づいて打音の周波数分布を算出する。
記憶部１０は、流体が流通する基準管を叩打した打音において基準管を流通する流体の種類に応じて互いに異なる複数の特徴的周波数の音圧レベルを予め記憶する。例えば、記憶部１０は、ガスが流通するガス管を叩打した打音における特徴的周波数の音圧レベルと、水が流通する水道管を叩打した打音においてガス管と異なる特徴的周波数の音圧レベルとを記憶する。ここで、ガス管の特徴的周波数と水道管の特徴的周波数は、例えばガス管に固有な固有周波数と水道管に固有な固有周波数にそれぞれ設定することができる。

判別部８は、算出部７で算出された周波数分布と記憶部１０に記憶された複数の特徴的周波数の音圧レベルとを比較して、流通管Ｔを流通する流体Ｆの種類を判別する。
報知制御部９は、判別部８の判別結果に基づいて、流通管Ｔを流通する流体Ｆの種類を報知部６に報知させる。

操作部１２は、作業者Ｗが入力操作を行うためのもので、ボタンおよびタッチパネル等から構成することができる。
格納部１３は、動作プログラム等を格納するもので、メモリ、ハードディスクおよびＳＤカード等の記憶装置を用いることができる。

本体制御部１１は、作業者Ｗにより操作部１２から入力された各種の操作信号等に基づいてシステム本体２内の各部の制御を行うものである。
なお、算出部７、判別部８、報知制御部９および本体制御部１１は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。

次に、この実施の形態の流体判別方法について説明する。
まず、ガス管を工事する作業者が、ガス管を埋設した地点において地面を掘り起こして、流体が流通する流通管を露出させる。図１に示すように、地中の流通管Ｔが露出されると、作業者Ｗが叩打部１の把持部３を把持して球状部４で流通管Ｔを叩打する。

叩打部１で流通管Ｔが叩打されると、その打音が周囲に伝播して作業者Ｗに把持されたシステム本体２の打音入力部５に入力される。打音入力部５は、図２に示すように、入力された打音に応じた打音信号を算出部７に出力する。
打音入力部５から算出部７に打音信号が入力されると、算出部７は、その打音信号に応じた時間波形を生成し、その時間波形に基づいて打音の周波数分布を算出する。

例えば、叩打部１によりガスが流通するガス管が叩打された場合には、算出部７は、図３（ａ）に示すように、打音信号に応じた時間波形Ｇ１を生成する。そして、算出部７は、時間波形Ｇ１を高速フーリエ変換処理することにより、図３（ｂ）に示すように、打音の周波数分布Ｇ２を算出する。
一方、叩打部１により水が流通する水道管が叩打された場合には、算出部７は、図４（ａ）に示すように、打音信号に応じた時間波形Ｒ１を生成する。そして、算出部７は、時間波形Ｒ１を高速フーリエ変換処理することにより、図４（ｂ）に示すように、打音の周波数分布Ｒ２を算出する。

このようにして、算出された打音の周波数分布は、算出部７から判別部８に出力される。算出部７から判別部８に打音の周波数分布が入力されると、判別部８は、打音の周波数分布に基づいて記憶部１０を参照する。
ここで、記憶部１０には、ガスが流通する基準管および水が流通する基準管を予め叩打した打音において、流体Ｆの種類に応じて音圧レベルが互いに異なる特徴的周波数が流体Ｆの種類に対応して記憶されている。

記憶部１０を参照した判別部８は、算出部７で算出された周波数分布と記憶部１０に記憶された特徴的周波数とを比較して、流通管Ｔを流通する流体Ｆの種類を判別する。
例えば、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、周波数分布Ｇ２において音圧レベルが最大となるピークＰ１は、周波数分布Ｒ２に現れない。そこで、ガスが流通する基準管の打音において音圧レベルが最大となる値に特徴的周波数Ｈ１を設定することができる。これにより、判別部８は、算出部７で算出された周波数分布において特徴的周波数Ｈ１にピークＰ１が存在する場合に、流通管Ｔを流通する流体Ｆがガスであると判別する。
なお、特徴的周波数Ｈ１としては、例えば、約７５００Ｈｚ～約８５００Ｈｚに設定することが好ましく、約８２５０Ｈｚに設定することがより好ましい。

また、周波数分布Ｒ２には、音圧レベルが最大となるピークＰ２が存在する。そこで、水が流通する基準管の打音において音圧レベルが最大となる値に特徴的周波数Ｈ２を設定することができる。これにより、判別部８は、算出部７で算出された周波数分布において特徴的周波数Ｈ１にピークＰ１が存在せず且つ特徴的周波数Ｈ２にピークＰ２が存在する場合に、流通管Ｔを流通する流体Ｆが水であると判別する。
また、記憶部１０に２つの特徴的周波数Ｈ１およびＨ２を記憶することで、判別部８は、流通管Ｔを流通する流体Ｆの種類をより正確に判別することができる。
なお、特徴的周波数Ｈ２としては、例えば、約３５００Ｈｚ～約４５００Ｈｚに設定することが好ましく、約４２９０Ｈｚに設定することがより好ましい。

また、特徴的周波数は、基準管の半部が地中に埋められた状態から基準管が完全に露出した状態まで徐々に露出度を変えて叩打した場合に、その打音に共通して存在する周波数に設定することが好ましい。すなわち、基準管が完全に露出した状態だけでなく、基準管の半部が地中に埋められた状態でも音圧レベルが所定値以上を示す周波数に特徴的周波数を設定する。ここで、ピークＰ１は、基準管の半部が地中に埋められた状態でも音圧レベルが所定値以上を示すため、この周波数Ｈ１に特徴的周波数を設定することが好ましい。

また、特徴的周波数は、流通管Ｔの種類によって音圧レベルが大きく変動しない、すなわち種類の異なる流通管Ｔにおいて音圧レベルがほぼ共通する周波数に設定することが好ましい。
さらに、特徴的周波数は、叩打部１を用いて基準管を叩打した打音に基づいて算出することが好ましく、これにより判別条件が一致するため流通管Ｔを流通する流体Ｆの種類をより正確に判別することができる。

このようにして、判別部８により流通管Ｔを流通する流体Ｆがガスであると判別されると、その判別結果が判別部８から報知制御部９に出力される。判別部８から報知制御部９に判別結果が入力されると、報知制御部９は、流通管Ｔを流通する流体Ｆがガスであることを報知部６から作業者Ｗに報知する。
報知部６の報知により、流通管Ｔがガス管であることを作業者Ｗが認識し、作業者Ｗにより流通管Ｔの工事が行われる。

本実施の形態によれば、流体が流通する基準管を叩打した打音において基準管を流通する流体の種類に応じて異なる特徴的周波数Ｈ１およびＨ２を記憶部１０で記憶し、判別部８が算出部７で算出された周波数分布と記憶部１０に記憶された特徴的周波数Ｈ１およびＨ２とを比較して、流通管Ｔを流通する流体Ｆの種類を判別するため、工事対象の流通管Ｔを確実に判別することができる。

実施の形態２
上記の実施の形態１において、システム本体２は、データを通信するための通信部を有することが好ましい。
例えば、図５に示すように、実施の形態１の判別部８と本体制御部１１に通信用メモリ２１を新たに接続し、この通信用メモリ２１に無線通信部２２およびデータ取得部２３を順次接続することができる。

通信用メモリ２１は、判別部８で判別された判別結果を算出部７で算出された時間波形および周波数分布と対応付けて順次保存するものである。
無線通信部２２は、通信用メモリ２１に保存された判別結果、時間波形および周波数分布を無線通信によりデータ取得部２３に送信する。

データ取得部２３は、無線通信部２４と、表示部２５とを有する。データ取得部２３は、例えば、パーソナルコンピュータおよびタブレット機器などから構成することができる。
無線通信部２４は、システム本体２の無線通信部２２との間で無線通信して判別結果、時間波形および周波数分布を受信する。
表示部２５は、無線通信部２４で受信した判別結果、時間波形および周波数分布を表示するもので、例えば、液晶ディスプレイなどのディスプレイ装置から構成することができる。

このような構成により、判別部８で判別された判別結果と共に算出部７で算出された時間波形および周波数分布が通信用メモリ２１に順次保存される。続いて、作業者Ｗが、通信用メモリ２１からデータを取り出したい場合には、操作部１２を操作して通信用メモリ２１から無線通信部２２を介してデータ取得部２３にデータを送信する。
無線通信部２２から送信されたデータは、データ取得部２３の無線通信部２４で受信されて表示部２５に表示される。これにより、作業者Ｗは、表示部２５に表示された判別結果、時間波形および周波数分布を視認して、判別結果を詳細に検討することができる。

本実施の形態によれば、システム本体２が、判別結果、時間波形および周波数分布を通信用メモリ２１に保存するため、作業者Ｗが判別部８の判別結果を詳細に検討することができる。

なお、上記の実施の形態１および２において、判別部８は、学習機能を有することが好ましい。例えば、作業者Ｗが、判別部８の判別結果が表示された後、実際に工事または確認して判明した流通管Ｔを流通する流体Ｆの種類を操作部１２に入力する。これにより、入力された流体Ｆの種類と算出部７で算出された周波数分布に基づいて記憶部１０に記憶された特徴的周波数を更新することで、判別部８に学習機能を持たせることができる。

また、上記の実施の形態１および２では、判別部８は、記憶部１０に記憶された特徴的周波数の音圧レベルに基づいて流通管Ｔを流通する流体Ｆの種類を判別したが、流体Ｆの種類に応じて異なる特徴的周波数の音圧情報に基づいて判別できればよく、特徴的周波数の音圧レベルに限られるものではない。例えば、判別部８は、流体Ｆの種類に応じて異なる特徴的周波数の音圧波形に基づいて判別することができる。また、判別部８は、流体Ｆの種類に応じて異なる複数の特徴的周波数の音圧レベルの比に基づいて判別、例えばガス管の周波数分布において生じる２つの特徴的周波数の音圧レベルの比と、水道管の周波数分布において生じる２つの特徴的周波数の音圧レベルの比とを比較して判別することができる。
また、上記の実施の形態１および２では、記憶部１０は、ガスが流通する基準管を叩打した打音の特徴的周波数Ｈ１が記憶されたが、流体が流通する基準管を叩打した打音の特徴的周波数が記憶されていればよく、ガスの特徴的周波数Ｈ１に限られるものではない。例えば、記憶部１０は、油が流通する基準管を叩打した打音の特徴的周波数を記憶することもできる。

１ 叩打部
２ システム本体
３ 把持部
４ 球状部
５ 打音入力部
６ 報知部
７ 算出部
８ 判別部
９ 報知制御部
１０ 記憶部
１１ 本体制御部
１２ 操作部
１３ 格納部
２１ 通信用メモリ
２２，２４ 無線通信部
２３ データ取得部
２５ 表示部
Ｆ 流体
Ｔ 流通管
Ｗ 作業者
Ｇ１，Ｒ１ 時間波形
Ｇ２，Ｒ２ 周波数分布
Ｈ１，Ｈ２ 特徴的周波数

Claims (6)

1. 流体が流通する流通管を叩打するための叩打部と、
   前記叩打部で前記流通管を叩打した打音を入力する打音入力部と、
   前記打音入力部に入力される前記打音の周波数分布を算出する算出部と、
   流体が流通する基準管を叩打した打音において流体の種類に応じて異なる特徴的周波数を記憶する記憶部と、
   前記算出部で算出された前記周波数分布と前記記憶部に記憶された前記特徴的周波数とを比較して、前記流通管を流通する流体の種類を判別する判別部とを備え、
   前記特徴的周波数は、前記基準管の半部が地中に埋められた状態から前記基準管が完全に露出した状態に露出度を変えて叩打した打音に共通して存在する周波数を含むことを特徴とする流体判別システム。
2. 前記特徴的周波数は、前記基準管を叩打した打音の音圧レベルが最大となる周波数を含む請求項１に記載の流体判別システム。
3. 前記特徴的周波数は、前記叩打部を用いて前記基準管を叩打した打音に基づいて算出される請求項１または２に記載の流体判別システム。
4. 前記判別部は、前記特徴的周波数の音圧波形に基づいて判別する請求項１～３のいずれか一項に記載の流体判別システム。
5. 前記判別部は、複数の前記特徴的周波数の音圧レベルの比に基づいて判別する請求項１～４のいずれか一項に記載の流体判別システム。
6. 流体が流通する流通管を叩打部で叩打し、
   前記叩打部で前記流通管を叩打した打音を打音入力部で入力し、
   前記打音入力部に入力される前記打音の周波数分布を算出部で算出し、
   流体が流通する基準管を叩打した打音において流体の種類に応じて異なる特徴的周波数を記憶する記憶部を参照して、前記算出部で算出された前記周波数分布と前記記憶部に記憶された前記特徴的周波数とを比較し、判別部が前記流通管を流通する流体の種類を判別し、前記特徴的周波数は、前記基準管の半部が地中に埋められた状態から前記基準管が完全に露出した状態に露出度を変えて叩打した打音に共通して存在する周波数を含むことを特徴とする流体判別方法。

Images