JPH06109576A

JPH06109576A - 漏水検知装置

Info

Publication number: JPH06109576A
Application number: JP25798092A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Sato; 義之佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-09-28
Filing date: 1992-09-28
Publication date: 1994-04-19
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: JP3032090B2

Abstract

(57)【要約】【目的】地下に埋設された配管の漏水を地表面又は部
分的に露出している配管に直接振動センサを当接すると
によって、簡単に漏水方向を検知する。【構成】地中に埋設された配管１の漏水１ａに起因す
る振動を地表面から検出する３個以上の振動センサ３ａ
〜３ｃを地表面に二次元的に配設し、この３個以上の振
動センサのうちそれぞれ２個の振動センサからなる複数
の振動センサ対を指定し、各振動センサ対の各振動セン
サの検出振動から、二つの振動センサ相互間を結ぶ方向
の振動エネルギＷx ，Ｗy を算出し、算出された各振動
センサ対の振動エネルギをベクトル合成し、合成された
振動エネルギＷの方向を地表上における漏水方向とす
る。また、地中に埋設された配管上の互いに近接した位
置に一対の振動センサ７ａ，７ｂを配設し、前述と同様
に、配管の敷設方向の振動エネルギを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地中に埋設された配管の
漏水を複数の振動センサを用いて地表から又はマンホー
ルや配水弁や切換弁等の配管が部分的に直接露出してい
る位置から検出する漏水検知装置に係わり、特に、振動
エネルギを振動インテンシティ法を用いて算出すること
によって、漏水方向を求める漏水検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地中に埋設された配管の漏水位置
を検出する最も簡単な手法は、マンホールや配水弁や切
換弁等の配管が露出している場所で配管上の振動を耳で
調べて、配管上のどこかに漏水があることを知る。そし
て、地表から配管が地中に埋設されていそうな位置での
振動を耳で確かめていき、漏水音が一番良く聞こえる位
置を見つけ、その位置近傍を発掘して、配管異常の有無
を調べていた。

【０００３】しかし、このような手法においては、漏水
に起因する振動音を聞き分けたり、振動源方向を確認し
たりするためにはこの作業にかなり熟練した作業員が必
要であった。

【０００４】このような作業員の勘と経験に頼る以外
に、配管の弁のような外部に露出している２箇所の場所
で、配管上の振動信号を検出し、両方の検出信号の相互
相関を算出して、両者に共通する雑音等を除去し、その
後、２つの信号から概略の漏水位置を推定していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このこの相互
相関を算出する手法においては、振動センサを配置する
距離が例えば数メートル以上離間していないと、正確な
漏水位置を推測できない問題がある。しかし、実際に
は、例えば数メートルから１０メートル間隔で配管が露
出している部分は極まれである。したがって、この手法
が採用できる範囲はごく限られたものとなってしまう問
題がある。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、地表面上においては３個以上の、配管上に
おいては２個の振動センサを用いて、地表面上又は配管
上における漏水による振動エネルギの方向を算出するこ
とによって、たとえ数センチメートル程度離れた複数の
振動センサで測定した振動信号から、漏水方向を精度よ
く検出できる漏水検知装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明の漏水検知装置においては、地表面に二次元的
配設され、地中に埋設された配管の漏水に起因する振動
を地表面から検出する３個以上の振動センサと、この３
個以上の振動センサのうちそれぞれ２個の振動センサか
らなる複数の振動センサ対を指定し、各振動センサ対の
各振動センサの検出振動から、二つの振動センサ相互間
を結ぶ方向の振動エネルギを振動インテンシティ法を用
いて算出する振動エネルギ算出手段と、この振動エネル
ギ算出手段にて算出された各振動センサ対の振動エネル
ギをベクトル合成するベクトル合成手段と、このベクト
ル合成手段にて合成された振動エネルギの方向を地表上
における漏水方向とする漏水方向決定手段とが備えられ
ている。

【０００８】また別の発明の漏水検知装置においては、
地中に埋設された配管上の互いに近接した位置に当接さ
れ、配管の漏水に起因する振動を検出する一対の振動セ
ンサと、各振動センサの検出振動から、配管の敷設方向
の振動エネルギを振動インテンシティ法を用いて算出す
る振動エネルギ算出手段と、この振動エネルギ算出手段
にて算出された振動エネルギの方向を配管上の漏水方向
とする漏水方向決定手段とが備えられている。

【０００９】

【作用】先ず、本発明において、振動エネルギを振動イ
ンテンシティ法を用いて算出することによって、漏洩方
向を特定できることを説明する。

【００１０】今、地点Ａ．Ｂにおいて観測された振動加
速度をＡ(t) ，Ｂ(t) とする。またＡＢ間の距離をΔｘ
とする。また、ρを伝搬媒体の密度とする。但し、ｔは
時間である。そして、Ａ点とＢ点を結ぶ方向における振
動インテンシティＩ_A-Bは(1) 式で示される。

【００１１】

【数１】

【００１２】すなわち、(1) 式は、Ａ，Ｂ、２点におけ
る振動波形の時間差分 [Ａ(t) −Ｂ(t)]を時間ｔで積分
することによって、振動エネルギの進行方向のうちＡ点
とＢ点を結ぶ方向の成分を示すことになる。したがっ
て、このような振動インテンシティから算出された振動
エネルギをＡ点とＢ点を結ぶ線上のみでなく、複数方向
における振動エネルギの成分を算出し、これらの各振動
エネルギをベクトル合成すれば、合成された振動エネル
ギは振動源方向、すなわち漏水方向を向く。

【００１３】したがって、本発明においては、地表面に
二次元的に３個以上の振動センサを配設して、２個づつ
の振動センサ対を指定して、各振動センサ対毎に、上述
した振動エネルギを算出して、これらをベクトル合成す
ることによって、地表上における漏水方向が特定でき
る。

【００１４】また、配管に一対の振動センサを直接当接
する場合においては、各振動センサ相互間を接続する方
向は配管の敷設方向であるので、ベクトル合成しなくて
も、直ちに配管上の漏水方向が判明する。

【００１５】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１６】図１は実施例の漏水検知装置の概略構成を
示す模式図である。配管１が埋設された例えば道路の地
表面２の直角２等辺三角形の各頂点ＡＢＣにそれぞれ振
動センサ３ａ，３ｂ，３ｃが配設されている。従って、
振動センサ３ａから各振動センサ３ｂ，３ｃまでの各距
離ΔＬは等しい。そして、これらの３個の振動センサ３
ａ，３ｂ，３ｃは図示しない支持治具の下面に前述した
位置関係を有した状態で固定されている。

【００１７】各振動センサ３ａ，３ｂ，３ｃで検出され
た振動信号（加速度信号）Ｐa(t)，Ｐb(t)，ＰC(t)は次
の図２に示す構成の信号処理部４へ入力される。信号処
理部４へ入力された各振動信号Ｐa(t)，Ｐb(t)，ＰC(t)
は増幅器４ａで所定倍率に増幅された後、バンドパスフ
ィルタ４ｂにて漏水に起因する振動の周波数以外の低周
波数成分や高周波数成分が除去され、サンプルホールド
回路４ｃにて一定のサンプリング周波数でサンプルホー
ルドされる。Ａ／Ｄ変換器４ｄは、サンプルホールドさ
れた各信号値を順番に読取ってＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ
変換されたデジタルの各信号値は次のデジタル演算処理
部４ｅへ入力される。

【００１８】デジタル演算処理部４ｅは入力された各デ
ジタルの各振動信号Ｐa(t)，Ｐb(t)，ＰC(t)値に対して
次に示すデータ処理を実行する。なお、Ａ点からＢ点方
向をｘ軸方向とし、Ａ点からＣ点方向をｙ軸方向と定義
する。実施例においては、三角形ＡＢＣは直角二等辺三
角形を形成するので、ｘ軸とｙ軸は直交している。

【００１９】(1) 各振動センサ３ａ，３ｂで検出され
たＡＢ，２点間の振動エネルギの伝播速度をＩ-,x(t)で
表し、ｘ軸に沿っての空間微分を空間差分で式(2) のよ
うに近似する。Ｉ-,x(t)＝Ｐb(t)−Ｐa(t) …(2)

【００２０】よって、振動センサ３ａ，３ｂの位置でｘ
方向に流れる振動エネルギＷx は、前述した(1) 式から
も明らかなように、振動信号Ｐa(t)と伝播速度Ｉ-,x(t)
とを乗算して、時間ｔで積分することによって(3) 式で
求まる。

【００２１】

【数２】

【００２２】(2) 次に同様にして、各振動センサ３
ａ，３ｃで検出されたＡＣ，２点間の振動エネルギの伝
播速度をＩ-,y(t)で表し、ｙ軸に沿っての空間微分を空
間差分で式(4) のように近似する。Ｉ-,y(t)＝Ｐc(t)−Ｐa(t) …(4)

【００２３】振動センサ３ａ，３ｃの位置でｙ方向に流
れる振動エネルギーＷy は、同様に、振動信号Ｐa(t)と
伝播速度Ｉ-,y(t)とを乗算して、時間ｔで積分すること
によって(5) 式で求まる。

【００２４】

【数３】

【００２５】(3) このようににして、図１のｘ方向とｙ
方向各々の方向に流れる振動エネルギーＷx 、Ｗy が算
出されると、これらをベクトル合成する。ｘ方向とｙ方
向とは直交しているので、ベクトル合成された振動エネ
ルギＷの絶対値とｘ軸からの角度θは(6) (7) 式とな
る。｜Ｗ｜＝［（Ｗx)² ＋ (Ｗy)² ］^1/2 …（６） θ＝Ｔａｎ^−１（Ｗy ／Ｗx ） …(7) よって、(7) 式から、振動源の方向、すなわち、地表面
２上における配管１の漏水１ａの発生位置の方向が決定
される。

【００２６】デジタル演算処理部４ｅで決定された漏水
方向θは信号処理部４から次の制御部５へ送出される。
制御部５は入力した漏水方向θを表示器６に矢印で図形
表示する。

【００２７】したがって、各振動センサ３ａ〜３ｃをそ
の相互関係を維持したままた、他の地表面２へ移動させ
て、同様のデータ処理を実施して漏水方向θ´を算出し
て表示器６に表示させて、前回の方向θと今回の方向θ
´との交点を地表面２上で特定することによって漏水１
ａ位置を特定できる。

【００２８】このように構成された、漏水検知装置であ
れば、地表面２上から漏水１ａ方向を検知する場合は、
３個以上の振動センサ３ａ〜３ｃを地表面２上に載置す
れば、自動的の各２点間の振動エネルギが振動インテン
シティ法を用いて算出されて、漏水方向が表示される。
そして、振動エネルキの進行方向を波形解析を含むイン
テンシティ法を用いて算出しているので、たとえ振動セ
ンサ２ａ〜２ｃが数１０センチメートルに接近していた
としても、十分高い漏水方向の検出精度を確保できる。

【００２９】したがって、振動センサ相互間が数メート
ル以上必要であった従来の相互間数を計算する手法に比
較して、漏水位置の検出作業能率を大幅に向上できる。
また、地表面から直接漏水方向を検知できるので、従来
作業員が耳で漏水音を聞分けていた場合に比較して、作
業の確実性と作業の簡素化を図ることができる。図３は
本発明の他の実施例に係わる漏水検知装置の概略構成図
である。

【００３０】この実施例装置においては、２個の振動セ
ンサ７ａ，７ｂが信号処理部８に接続されている。そし
て、この２個の振動センサ７ａ，７ｂは、図示するよう
に、地中に埋設された配管１の中途位置に介挿されてい
る各種の弁１０の近傍位置に当接される。弁７ａは作業
員が操作するために道路のマンホールや小さい孔１１内
に露出した配管１に取付けられているので、簡単に各振
動センサ７ａ，７ｂを直接配管１に当接することが可能
である。この場合、各振動センサ７ａ，７ｂ相互間の距
離ΔＬは数センチメートル以上あればよい。各振動セン
サ７ａ，７ｂで検出された振動信号（加速度信号）Ｐa
(t)，Ｐb(t)は信号処理部８へ入力される。

【００３１】信号処理部８においては、前述と同様に、
振動センサ７ａ，７ｂを結ぶ線、すなわち配管１の敷設
方向をｘ方向とする。そして、各振動センサ７ａ，７ｂ
で検出された２点間の振動エネルギの伝播速度をＩ-,x
(t)で表し、ｘ軸、すなわち配管１の敷設方向に沿って
の空間微分を空間差分で式(6) のように近似する。Ｉ-,x(t)＝Ｐb(t)−Ｐa(t) …(6) よって、ｘ方向（配管の敷設方向）に流れる振動エネル
ギＷは、前述と同様に、(7) 式で求まる。

【００３２】

【数４】

【００３３】このようにして、図３の配管１上に流れる
振動エネルギＷの極性を求めることで、配管１上の漏水
１ａによって生じる振動が測定位置において左右いずれ
の方向へ伝搬しているかを確認できる。その結果から配
管１上で漏水１ａ箇所がどちらの方向にあるかを予測
し、制御部９を介してその結果が表示器６に表示され
る。

【００３４】このように構成された漏水検知装置であれ
ば、先の実施例と同様に、振動エネルギの進行方向を波
形解析を含むインテンシティ法を用いて算出しているの
で、たとえ振動センサ７ａ，７ｂが十数センチメートル
に接近していたとしても、十分高い漏水方向の検出精度
を確保できる。したがって、図３に示すように、配管１
が僅かに露出している切換弁や配水弁の両側に接続され
た部分に近接して振動センサ７ａ，７ｂを当接したとし
ても、十分高い漏水方向の検出精度を確保できる。

【００３５】したがって、従来手法のように数メートル
間隔で振動センサを配管に当接する必要がないので、漏
水方向の検出精度を低下することなく、作業能率を大幅
に向上できる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の漏水検知
装置によれば、地表面において３地点以上、また直接配
管に当接する場合は２点にそれぞれ振動センサを当接
し、各振動センサ配設地点間における振動エネルギを振
動インテンシティ法を用いて算出し、この算出された各
振動エネルギをベクトル合成することによって、漏水方
向を決定している。したがって、たとえ各振動センサの
設置間隔が短かったとしても、正確に漏水方向を特定で
きる。その結果、従来、熟練者が耳で行っていた作業
や、配管上の露出部分が１箇所の場所での作業が、本装
置を用いることで、より簡便に漏水箇所を検知できるよ
うになる。

【００３７】また同一方式において地表面と配管上の両
方での検知が可能であり、配管上では２個、また地表面
上では３個以上の振動センサてもってで漏水方向が確認
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる漏水検知装置の概
略構成を示す模式図、

【図２】同実施例装置の信号処理部の構成を示すブロ
ック図、

【図３】本発明の他の実施例に係わる漏水検知装置の
概略構成を示す模式図。

【符号の説明】

１…配管、１ａ…漏水、２…地表面、３ａ，３ｂ，３
ｃ，７ａ，７ｂ…振動センサ、４，８…信号処理部、
５，９…制御部、６…表示器、１０…弁，１１…孔。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地表面に二次元的配設され、地中に埋設
された配管の漏水に起因する振動を地表面から検出する
３個以上の振動センサと、この３個以上の振動センサの
うちそれぞれ２個の振動センサからなる複数の振動セン
サ対を指定し、各振動センサ対の各振動センサの検出振
動から、二つの振動センサ相互間を結ぶ方向の振動エネ
ルギを振動インテンシティ法を用いて算出する振動エネ
ルギ算出手段と、この振動エネルギ算出手段にて算出さ
れた各振動センサ対の振動エネルギをベクトル合成する
ベクトル合成手段と、このベクトル合成手段にて合成さ
れた振動エネルギの方向を地表上における漏水方向とす
る漏水方向決定手段とを備えた漏水検知装置。
【請求項２】地中に埋設された配管上の互いに近接し
た位置に当接され、前記配管の漏水に起因する振動を検
出する一対の振動センサと、各振動センサの検出振動か
ら、配管の敷設方向の振動エネルギを振動インテンシテ
ィ法を用いて算出する振動エネルギ算出手段と、この振
動エネルギ算出手段にて算出された振動エネルギの方向
を配管上の漏水方向とする漏水方向決定手段とを備えた
漏水検知装置。