JPH08166315A - 漏水検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特別な熟練を必要とすることなく、漏水の有
無、ならびに漏水箇所の推定を正確かつ迅速に行うこと
ができる漏水検出装置を提供する。 【構成】 地中に埋設された配管４に振動を与えるため
の加振器２からの振動、および漏水による振動を感知す
るために地表上に配置される３箇の加速度センサ３ａ，
３ｂ，３ｃと、加速度センサ３ａ，３ｂ，３ｃが感知し
た振動を示す信号を入力とし、各加速度センサからの入
力信号の差から、振動の発生方向を決定する信号処理部
と、この信号処理部からの信号にもとづいて振動の発生
方向を演算する演算手段とを備えた漏水検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水道管等の地下埋設物
の埋設位置を検出するとともに、配管の破損等によって
生じる漏水の有無を検出して、配管の破損位置を検出す
るための漏水検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、漏水位置を検出する場合、配管の
弁のような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かを特定していた。即
ち、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、そこを掘り、配管を調べていた。

【０００３】しかし、この方法を行うには熟練が必要で
あった。また、配管の弁のような露出している２箇所の
場所で、配管上の振動信号をとらえ、相互相関を用いて
漏水位置を推定するような場合でも、配管上に露出して
いる部分が数メートル以上はなれて２箇所あるというこ
とが条件であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の検出方法では、配管から聴取された振動が漏
水であるかどうかの判定を正確に行うためには、高度な
熟練が必要であり、さらに漏水の位置を推定することは
さらに困難な作業であった。

【０００５】本発明は、このような従来の漏水検出に伴
う問題を解決し、特別な熟練を必要とすることなく、漏
水の有無、ならびに、漏水箇所の推定を正確かつ迅速に
行うことができる新規な漏水検出装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の漏水検出装置は、地中に埋設された配管か
らの漏水により生じた振動を地表でとらえることにより
漏水の有無を検出するための漏水検出装置であって、前
記配管に振動を与えるための加振器と、この加振器から
の振動および漏水による振動を感知するために地表上に
配置される３箇の加速度センサと、前記加振器に加える
加振信号と前記加速度センサからの信号とに基づき地中
における配管位置を演算によって求める配管位置検出手
段と、上記求められた配管位置に従って配管された３箇
の加速度センサからの信号に基づき漏水の発生方向を検
出する漏水方向検出手段とを備えたことを特徴とする。

【０００７】また、地中に埋設された配管からの漏水に
より生じた振動を地表でとらえることにより漏水の有無
を検出するための漏水検出装置であって、前記配管に振
動を与えるための加振器と、前記加振器に近接した位置
において前記配管に取り付けられる第１の加速度センサ
と、前記加振器からの振動および漏水による振動を感知
するために地表上に配置される第２，第３，第４の加速
度センサと、前記第１，第２，第３，第４の加速度セン
サからの信号に基づき地中における配管位置を演算によ
って求める配管位置検出手段と、上記求められた配管位
置に従って配管された４箇の加速度センサからの信号に
基づき漏水の発生方向を検出する漏水方向検出手段とを
備えたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の漏水検出装置では、地表面の振動信号
と加振信号との相互相関処理を行うことで、加振信号以
外の雑音成分を除去し、振動エネルギーフラックスを計
測することで、加振信号がどの位置から発生したもので
あるかを特定することにより配管埋設位置を確定し、こ
の配管埋設位置上での漏水検出が可能となるため、従来
よりも著しく正確かつ簡便に、しかも効率よく漏水位置
の検出を行うことが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１乃至図３は、本発明の第１の実施例による漏水検出装
置を示す説明図である。

【００１０】図において、符号１で示す漏水検出装置の
本体に、加振器２と、３つの加速度センサ３ａ，３ｂ，
３ｃが接続されている。加振器２は、地中に埋設された
配管４の露出部分に接触するように取り付けられる。一
方、加速度センサ３ａ，３ｂ，３ｃは、配管４が地中に
埋設されている地表６の測定位置に配置される。

【００１１】そして、図２に示すように、漏水箇所５の
上方で検出操作が行われたとき、漏水箇所５を検出する
ことができる。加速度センサ３ａ，３ｂ，３ｃの配置
は、加速度センサ３ｂを中心として、加速度センサ３ａ
および３ｃが互いに直交する線上に位置するように選ば
れている。ここで、加速度センサ３ａから３ｂの方向を
ｘ方向、加速度センサ３ｂから３ｃの方向をｙ方向と仮
定する。

【００１２】この状態で、配管４上に設置された加振器
２を作動させて配管４に振動を与え、配管４を通して伝
達された振動を、加速度センサ３ａ，３ｂ，３ｃで同時
に検出する。加振器２の加振信号をｙ１、加速度センサ
３ａ，３ｂ，３ｃで検出された信号をそれぞれｙ２，ｙ
３およびｙ４とする。

【００１３】地表面上での振動エネルギーの流れはつぎ
のような、振動インテンシティ法を用いた方法で決定す
ることができる。地表面上で検出された信号には、加振
器２からの加振信号のほかに、路面の振動等を原因とす
る雑音成分が含まれている。この雑音成分を除去して、
加振信号だけを取り出して信号の伝搬方向を検出するた
めに、信号の時間系列における統計処理として、加振器
２の加振信号振動振幅値ｙ１（ｔ）と、地表面上の加速
度センサ３ａ，３ｂ，３ｃでそれぞれ検出された振動振
幅値ｙ２（ｔ），ｙ３（ｔ），ｙ４（ｔ）との間で、下
記の式にしたがって相互相関処理を行い、相互相関関数
ｚ１（τ），ｚ２（τ），ｚ３（τ）を求める。

【００１４】 ｚ１（τ）＝∫ｙ１（ｔ）ｙ２（ｔ−τ）ｄｔ ・・・ （１ａ） ｚ２（τ）＝∫ｙ１（ｔ）ｙ３（ｔ−τ）ｄｔ ・・・ （１ｂ） ｚ３（τ）＝∫ｙ１（ｔ）ｙ４（ｔ−τ）ｄｔ ・・・ （１ｃ） このようにして得られた相互相関関数は、配管上の振動
成分に密接に関連している。

【００１５】ここで、ｘ方向における２点間の振動エネ
ルギー伝搬速度をＩｘ（τ）で表わし、ｘ軸に沿っての
空間微分を空間差分でつぎのように近似させる。 Ｉｘ（τ）＝ｚ１（τ）−ｚ２（τ） ・・・ （２） その結果、地表面上の加速度センサ３ａおよび３ｂの位
置でｘ方向に流れる振動エネルギーＷｘは、ｚ２（τ）
とＩｘ（τ）を掛け合わせて、時間τで積分すると求め
られる。

【００１６】 Ｗｘ＝∫ｚ２（τ）Ｉｘ（τ）ｄτ ・・・ （３） 同様にして、ｙ方向における２点間の振動エネルギー伝
搬速度をＩｙ（τ）で表わし、ｙ方向に流れる振動エネ
ルギーをＷｙとすると、Ｗｙは次のようにして求められ
る。

【００１７】 Ｉｙ（τ）＝ｚ３（τ）−ｚ２（τ） ・・・ （４） Ｗｙ＝∫ｚ２（τ）Ｉｙ（τ）ｄτ ・・・ （５） このようにして、ｘ方向とｙ方向に流れる振動エネルギ
ーＷｘ，Ｗｙより、この両者をベクトル合成すること
で、加振器２によって発生された振動が測定位置で地表
をどの方向に通過しているかを知ることができる。

【００１８】この結果から、地中に埋設されている配管
がどの方向にあるかを予測し、図２に示すような同様の
測定を地表面で多数回にわたって行うことで、配管埋設
位置を確定することができる。

【００１９】配管埋設位置の確定後、配管上に設置され
た加振器２を停止させ、図２に示すように、地表面上の
加速度センサ３ａ，３ｂ，３ｃを配管埋設位置の上方に
設置し、加振器２からの振動が与えられていない状態で
同様の測定を行うことにより、即ち、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を得ると共
に両者をベクトル合成することで、漏水箇所５で漏水に
よって生じる振動が配管位置上をどの方向に通過してい
るかを確認することができる。

【００２０】この結果から、漏水が配管のどちらの方向
にあるかを予測し、同様の測定を配管埋設位置上で必要
な回数だけ行うことにより、配管上の漏水位置を特定す
ることができる。

【００２１】図３は、図１に示した漏水検出装置の具体
的な構成を示すブロック図である。図３において、加速
度センサ３ａ，３ｂ，３ｃからの信号は、入力部１ｅで
増幅およびフィルタリング処理を受ける。この入力信号
のうち、加振器２の振動に起因する振動に比べて、漏水
による振動はかなり小さいため、入力部１ｅにおいて、
入力信号の振幅値等にもとづいて増幅率を変化させて、
加振器２からの振動を確実に取り込むことが望ましい。

【００２２】入力部１ｅからの信号は、入力変換部１ｄ
においてデジタル値に変換された後、信号処理部１ｃに
供給され、前記した演算式にしたがって、統計演算処理
される。この演算処理手段としては、高速なＤＳＰ（Ｄ
ｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等を
用いて行うことができる。

【００２３】そして、演算手段としての信号処理部１ｃ
での演算結果は、中央処理部１ｂを介して、振動エネル
ギーの流れ方向、振動エネルギーの強さの値として、表
示部１ａに表示される。

【００２４】一方、操作部１ｆがオペレータによって操
作されたときに、信号処理部１ｃに対して、演算の開始
指令を送り、また、配管４の埋設位置を検出するときは
加振器２の加振動作を開始させる指令を、さらに、漏水
検出時には加振器２ｂの加振動作を停止させる指令をそ
れぞれ送る。

【００２５】加振器２の加振動作の開始を指令すると、
中央処理部１ｂは信号発生部１ｇに加振信号の発生を指
示し、この加振信号が信号出力部１ｈで増幅されたの
ち、加振器２に供給すると共に入力部１ｅに加えられ
る。

【００２６】加速度センサ３ａ，３ｂ，３ｃは、地表面
６上に設置され、加振器２は配管４の露出部分、例え
ば、バルブ７に近い位置に設置される。図４乃至図６に
本発明の第２の実施例による漏水検出装置を示す。

【００２７】この実施例では、図１に示した第１の実施
例における漏水検出装置の構成に、加振器２に近接した
位置で配管４に取り付けられる加速度センサ２ａが追加
されている。

【００２８】なお、加速度センサ３ａ，３ｂ，３ｃを使
用するのは第１の実施例と同様である。加速度センサ２
ａおよび加振器２は、地中に埋設された配管４の露出部
分に接触するように取り付けられる。一方、加速度セン
サ３ａ，３ｂ，３ｃは、配管４が埋設されている地表６
の測定位置に配置される。そして図５に示すように、漏
水箇所５の上方で検出操作が行われたとき、漏水箇所５
を検出することができる。

【００２９】この例では、加速度センサ２ａは、加振器
２により配管４に与えられた信号、及び漏水等の外的要
因で配管に与えられた信号を検知し、この検知信号が、
ｙ１として使用される。これ以外の構成ならびに動作
は、図１に示した第１の実施例と同様である。

【００３０】図６は、図４に示した漏水検出装置の具体
的な構成を示すブロック図である。この例の漏水検出装
置も、図３に示したものと同様に、入力部１ｅ，入力変
換部１ｄ，演算手段を有する信号処理部１ｃ，中央処理
部１ｂ，表示部１ａ，操作部１ｆ，信号発生部１ｇ，お
よび、信号出力部１ｈを備えている。

【００３１】ただし、この実施例では、信号出力部１ｈ
から加振信号が入力部１ｅに入力される代わりに、加速
度センサ２ａが検知した振動信号が入力部１ｅに入力さ
れることを除き、その動作も図３の場合と同じである。
したがって、図５に示したように、漏水箇所５の上方で
検出操作が行われると、漏水に起因する振動から漏水箇
所を特定することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、熟
練者の耳に頼って行っていた漏水検出作業を、熟練を要
することなく確実かつ迅速に行うことが可能になる。し
かも配管上の露出部分が１箇所しかないような状況で
も、確度の高い検出を行うことができるという顕著な効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例による漏水検出装置を
配管位置の検出状態にあるものとして示す説明図であ
る。

【図２】 図１の漏水検出装置の各加速度センサを漏水
位置の検出状態にあるものとして示す説明図である。

【図３】 図１の漏水検出装置の構成を示すブロック図
である。

【図４】 本発明の第２の実施例による漏水検出装置を
配管位置の検出状態にあるものとして示す説明図であ
る。

【図５】 図４の漏水検出装置の各加速度センサを漏水
位置の検出状態にあるものとして示す説明図である。

【図６】 図４の漏水検出装置の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１………本体 １ａ………表示部 １ｂ………中央処理部 １ｃ………信号処理部 １ｄ………入力変換部 １ｅ………入力部 １ｆ………操作部 １ｇ………信号発生部 １ｈ………信号出力部 ２………加振器 ２ａ，３ａ，３ｂ，３ｃ………加速度センサ ４………配管 ５………漏水箇所 ６………地表

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に埋設された配管からの漏水により
   生じた振動を地表でとらえることにより漏水の有無を検
   出するための漏水検出装置であって、前記配管に振動を
   与えるための加振器と、この加振器からの振動および漏
   水による振動を感知するために地表上に配置される３箇
   の加速度センサと、前記加振器に加える加振信号と前記
   加速度センサからの信号とに基づき地中における配管位
   置を演算によって求める配管位置検出手段と、上記求め
   られた配管位置に従って配管された３箇の加速度センサ
   からの信号に基づき漏水の発生方向を検出する漏水方向
   検出手段とを備えたことを特徴とする漏水検出装置。
2. 【請求項２】 地中に埋設された配管からの漏水により
   生じた振動を地表でとらえることにより漏水の有無を検
   出するための漏水検出装置であって、前記配管に振動を
   与えるための加振器と、前記加振器に近接した位置にお
   いて前記配管に取り付けられる第１の加速度センサと、
   前記加振器からの振動および漏水による振動を感知する
   ために地表上に配置される第２，第３，第４の加速度セ
   ンサと、前記第１，第２，第３，第４の加速度センサか
   らの信号に基づき地中における配管位置を演算によって
   求める配管位置検出手段と、上記求められた配管位置に
   従って配管された４箇の加速度センサからの信号に基づ
   き漏水の発生方向を検出する漏水方向検出手段とを備え
   たことを特徴とする漏水検出装置。