JPH0933474A - 埋設管の損傷監視システムにおけるノイズ抑制方法 - Google Patents

埋設管の損傷監視システムにおけるノイズ抑制方法

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JPH0933474A
JPH0933474A JP18117295A JP18117295A JPH0933474A JP H0933474 A JPH0933474 A JP H0933474A JP 18117295 A JP18117295 A JP 18117295A JP 18117295 A JP18117295 A JP 18117295A JP H0933474 A JPH0933474 A JP H0933474A
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JP
Japan
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time
damage
moving average
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buried pipe
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JP18117295A
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Inventor
Kenji Suyama
憲次 須山
Takashi Imaoka
隆司 今岡
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Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】掘削機械の掘削刃による埋設管の損傷を確実に
検出できるようにする。 【構成】送信部1において埋設管2に印加した監視用交
流信号を、送信部から離れた受信部3において受信し、
受信電圧の変化により埋設管の損傷を監視するシステム
において、受信電圧の時系列データはディジタル量に変
換して移動平均処理を行った後に、現時点と過去の時点
間の値を比較することにより受信電圧の変化を検出す
る。 【効果】埋設管の損傷に起因する受信電圧の低下を、ノ
イズに起因するパルス的な電圧低下と区別して確実に検
出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、埋設管の損傷監視シス
テムにおけるノイズ抑制方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】掘削工事においては、掘削機械により埋
設管が損傷を受けることがあり、これを監視するための
各種システムが提案されている。このような埋設管の損
傷を監視するための従来のシステムの一つとして、監視
対象の埋設管に送信部から監視用交流信号を印加し、こ
れを離れた受信部において受信して、その受信電圧の低
下から埋設管の損傷の発生を検出する監視システムがあ
る。
【0003】この監視システムは例えば図2のような模
式図で示される。符号1は送信部であり、この送信部1
において埋設管2に監視用交流信号を印加する。監視用
交流信号は、例えば200〜2500Hzの範囲から、225H,525
Hz,2025Hz等の適宜の周波数を選択し、また電圧は埋設
管の設置環境に応じて、例えば1.0〜4.0Vの範囲で適宜
設定して印加する構成としている。
【0004】符号3は送信部1から適宜離れた位置、例
えば2〜3km離れた埋設管2の位置に設置した受信部であ
り、送信部1から送信した監視用交流信号を、この受信
部3において受信し、その受信電圧(実効値)の変動に
より監視を行う。
【0005】即ち、いま送信部1と受信部3の間で施工
されている掘削工事において、掘削機械4の、導電性を
有する掘削刃5が埋設管2の絶縁被覆を損傷すると、そ
の損傷個所は掘削刃5を介して接地されるので、この部
分のインピーダンスが低下して監視用交流信号が地中に
漏洩する。このため受信部3における監視用交流信号の
受信電圧が低下するので、この受信電圧の低下を監視す
ることにより埋設管2の損傷を検出することができる。
【0006】例えば図3は、送信部1から受信部3の間
において埋設管2の一点を適宜時間毎に導電体で接地さ
せることにより損傷の模擬信号を与えた場合の、受信部
3における監視用交流信号の電圧レベル(実効値)の測
定結果を示すものである。尚、この測定は、送信部1か
ら受信部3までの距離を2.7kmとした埋設管2におい
て、監視用交流信号の周波数を2025Hzとして行ったもの
である。
【0007】図3に示されるように埋設管に損傷の模擬
信号を与えると、受信部における受信電圧が通常の値V1
からV2へと低下するため、この電圧低下を適宜の手法を
用いて検出することにより埋設管の損傷を検出できるこ
とがわかる。例えば、特開平4-194742号公報には、受信
電圧を単位時間毎にサンプリングし、逐次、隣接したサ
ンプリング時点の電圧の差を設定値と比較して損傷の発
生を検出する手法が開示されている。例えばサンプリン
グ間隔は0.1秒程度である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このような監視方法で
は、次のような課題がある。 監視用交流信号の伝送路としてみた場合、埋設管
は、流電陽極としてのマグネシウムの接続部や地中埋設
部等における信号の減衰が大きい。従って送信部と受信
部間の距離、即ち監視可能距離には限界がある。 埋設管を流れる監視用交流信号には、排流器、外
電、その他の電気的ノイズが混入してくるので、これら
により例えば図4に示すように受信電圧が大きく変動
し、この変動には周波数の高いパルス的な電圧低下も含
まれる。従って上述したように隣接したサンプリング時
点の電圧の差を設定値と比較して損傷の発生を検出する
手法ではノイズによるパルス的な電圧低下も埋設管の損
傷の発生と誤認するおそれがある。 掘削機械、特にボーリングマシンでは、埋設管の絶
縁被覆を損傷した時点の接地抵抗値が大きい場合があ
り、この場合には損傷による受信部の電圧低下も小さく
なるので、この電圧低下が周波数の高いノイズによる電
圧変動に埋もれてしまって損傷の検出ができないおそれ
がある。例えば図5,図6は周波数225Hzの監視用交流
信号において、埋設管2に各種の損傷の模擬信号を与え
た場合、即ち、図示の各抵抗値で埋設管2の1点を接地
した場合の受信部3における監視用交流信号の電圧レベ
ルの測定結果を示すものである。図に示される結果で
は、接地抵抗が上昇して20Ω程度になると、周波数の高
いノイズの振幅と接地による電圧の低下幅が同程度とな
り、更に接地抵抗が上昇すると、接地による電圧の低下
幅よりもノイズの振幅の方が大きくなって行く。従っ
て、このような接地抵抗における電圧の低下幅をしきい
値として、接地の検出を行うことはできない。 本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、即ち、移動
平均法を適用することにより、ノイズに起因するパルス
的な電圧低下による損傷の誤検出を防止することを目的
とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明では、送信部において埋設管に印加した
監視用交流信号を、送信部から離れた受信部において受
信し、受信電圧の変化により埋設管の損傷を監視するシ
ステムにおいて、受信電圧の時系列データはディジタル
量に変換して移動平均処理を行った後に、現時点と過去
の時点間の値を比較することにより受信電圧の変化を検
出することを提案する。
【0010】また本発明では、上記の方法において、移
動平均処理に際して、現時点に近いほど重み係数が大き
くなる重み関数を用いることを提案する。
【0011】そして本発明では、上記方法において、移
動平均処理した時系列データは、隣接時点間の値を比較
することにより受信電圧の変化を検出することを提案す
る。
【0012】また本発明では、上記方法において、移動
平均処理した時系列データは、現時点と、現時点におい
て移動平均処理に掛かる最も過去の時点よりも過去の時
点の値とを比較することにより受信電圧の変化を検出す
ることを提案する。
【0013】
【作用】移動平均処理を行うことにより、受信電圧の時
系列データから、周波数の高いパルス的なノイズを実質
的に除去することができ、S/N比が向上することによ
り、損傷に起因する受信電圧の低下の検出精度が向上
し、従って検出可能な損傷時の設置抵抗が大きくなる。
【0014】移動平均処理において、重み関数として矩
形関数を用いた単純な移動平均処理を行うと、損傷に起
因する受信電圧の低下波形も鈍ってしまうが、その対策
の一つとして、移動平均処理に際して、現時点に近いほ
ど重み係数が大きくなる重み関数を用いることで、波形
の鈍りを改善することができる。
【0015】また対策の他の一つとして、現時点と過去
の時点間の値の比較を、隣接する時点間で行う代りに、
現時点と、現時点において移動平均処理に掛かる最も過
去の時点よりも過去の時点の値とを比較することで、波
形の鈍りに対する影響を少なくすることができる。
【0016】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。図1は本発
明の方法を、上述した従来の検出方法、即ち受信電圧の
隣接したサンプリング時点の電圧の差を設定値と比較し
て損傷の発生を検出する方法と対比して模式的に示すも
ので、(a)は図2に示す監視システムにおいて、高い
周波数のノイズ電流が流れている埋設管2にt2時点で
上述と同様な損傷の模擬信号を与えた場合の受信部3に
おける監視用交流信号の受信電圧(実効値)を示すもの
である。損傷の模擬信号を与えたt2時点以降は受信電
圧が大きく低下しており、また損傷の模擬信号を与えて
いないt1時点においては大きなパルス状ノイズに起因
して受信電圧が一時的に急激に低下している。
【0017】(b)は、(a)の生データを、従来と同
様に、隣接したサンプリング時点の受信電圧を逐次比較
処理して得た結果を示すものであり、上記t1,t2時点
においてピークが現れていると共に、その他の時点にお
いても高い周波数のノイズに起因する電圧差が現れてお
り、図の区間の最大値はΔVnである。(b)の電圧差
は、予め検出しきい値として設定した電圧差ΔVtと比較
して、それよりも大きいものを検出するようにしてい
る。即ち、この場合にはt1,t2時点のピークを検出し
ている。単純な逐次比較では、これらのt1,t2時点の
いずれも損傷の発生として検出する。図に示すように高
い周波数のノイズによる最大電圧差はΔVnであるので、
これよりも低い値を損傷検出のしきい値として設定する
ことはできない。即ち、この最大電圧差ΔVnよりも小さ
い電圧差を生じる損傷の発生は検出することができな
い。
【0018】そこで本発明では、(a)の生データを移
動平均処理する。(c)は単純移動平均処理、即ち、移
動平均の個数に対して等しい重み、即ち矩形の重み関数
により移動平均処理を行った結果を示すもので、高い周
波数のノイズが取り除かれている。一方、t1,t2時点
の電圧低下は依然現れているが、t1時点の低下幅は小
さくなっており、また夫々の時点の曲線の傾斜が緩やか
になっている。
【0019】(d)は、(c)のデータにつき、従来と
同様に、隣接したサンプリング時点の受信電圧を逐次比
較処理して得た結果を示すものであり、上記t1,t2
点においてピークが現れているが、夫々のピーク共に傾
斜が緩やかになっており、またt1時点のピークの値は
(b)と比較して小さくなっている。一方、高い周波数
のノイズに起因する電圧差ΔVnは非常に小さくなってお
り、図では省略している。このように移動平均処理後に
逐次比較処理することにより、ノイズによる一時的な急
激な電圧低下は検出せず、低下状態が継続する、損傷に
起因する電圧低下のみを検出することができる。また、
高い周波数のノイズに起因する電圧差ΔVnが非常に小さ
くなることから、検出のしきい値ΔVtを低くすることが
でき、こうすることで、接地抵抗の、より高い損傷も検
出が可能となる。
【0020】上述したとおり、移動平均処理において、
重み関数として矩形関数を用いた単純な移動平均処理を
行うと、損傷に起因する受信電圧の低下波形も鈍ってし
まい、隣接したサンプリング時点の電圧の差を設定値と
比較して電圧差を求める方法では、その求めた値が小さ
くなって、損傷の発生時点に対応する明確なピークが得
られなくなる場合もある。そこで、その対策の一つとし
て、移動平均処理に際して、現時点に近いほど重み係数
が大きくなる重み関数を用いることで、波形の鈍りを改
善することができる。即ち、(e)は三角形の重み関数
を用いて(a)の生データの移動平均処理を行った結果
を示すもので、このような処理を行うことにより、
1,t2時点の波形は共に鈍りが改善されている。従っ
て、この(e)のデータにつき、隣接したサンプリング
時点の電圧の差を設定値と比較して電圧差を求めること
により、t1時点の値も大きくはなるが,t2時点の値が
大きく鋭くなることにより、損傷の発生時点の検出が容
易となる。
【0021】一方、(a)からもわかるように、損傷に
起因する電圧の低下では、電圧が低下した状態が以降も
経過するので、現時点の電圧値と比較する時点を、隣接
時点ではなく、それよりも過去の時点の値と比較するこ
とで、単純な移動平均処理による波形の鈍りに対処する
ことができる。この過去の時点は、現時点において移動
平均処理に掛かる最も過去の時点よりも過去の時点の値
とすれば、移動平均処理の影響を除去することができ
る。例えば、サンプリング周期を0.1秒、移動平均処理
の個数を7とすれば、0.4秒よりも前、例えば1〜5秒程
度前の値と、現時点の値を比較すれば良い。
【0022】
【発明の効果】本発明は以上の通り、送信部において埋
設管に印加した監視用交流信号を、送信部から離れた受
信部において受信して、その受信電圧の低下により埋設
管の損傷を監視するシステムにおいて、移動平均法を合
理的に適用したので、埋設管の損傷に起因する受信電圧
の低下を、ノイズに起因するパルス的な電圧低下と区別
して確実に検出することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の方法を、従来の方法と対比して概念
的に表したタイムチャートである。
【図2】 埋設管損傷監視システムの構成例を示す概念
的説明図である。
【図3】 図2のシステムにおいて損傷の模擬信号を埋
設管に印加した場合の、受信部における監視用交流信号
の受信電圧レベルの変動の測定結果を示すものである。
【図4】 図2のシステムにおいて、昼間、電車が頻繁
に運行されていて排流器が頻繁に動作している場合の、
受信部における監視用交流信号の電圧レベルの測定結果
を示すものである。
【図5】 図2のシステムにおいて接地抵抗の異なる損
傷の模擬信号を埋設管に印加した場合の、受信部におけ
る監視用交流信号の受信電圧レベルの変動の測定結果を
示すものである。
【図6】 図2のシステムにおいて接地抵抗の異なる損
傷の模擬信号を埋設管に印加した場合の、受信部におけ
る監視用交流信号の受信電圧レベルの変動の測定結果を
示すものである。
【符号の説明】
1 送信部 2 埋設管 3 受信部 4 掘削機械 5 掘削刃 6 排流器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信部において埋設管に印加した監視用
    交流信号を、送信部から離れた受信部において受信し、
    受信電圧の変化により埋設管の損傷を監視するシステム
    において、受信電圧の時系列データはディジタル量に変
    換して移動平均処理を行った後に、現時点と過去の時点
    間の値を比較することにより受信電圧の変化を検出する
    ことを特徴とする埋設管の損傷監視システムにおけるノ
    イズ抑制方法
  2. 【請求項2】 移動平均処理に際して、現時点に近いほ
    ど大きい重み係数が大きくなる重み関数を用いることを
    特徴とする請求項1記載の埋設管の損傷監視システムに
    おけるノイズ抑制方法
  3. 【請求項3】 移動平均処理した時系列データは、隣接
    時点間の値を比較することにより受信電圧の変化を検出
    することを特徴とする請求項1又は2記載の埋設管の損
    傷監視システムにおけるノイズ抑制方法
  4. 【請求項4】 移動平均処理した時系列データは、現時
    点と、現時点において移動平均処理に掛かる最も過去の
    時点よりも過去の時点の値とを比較することにより受信
    電圧の変化を検出することを特徴とする請求項1又は2
    記載の埋設管の損傷監視システムにおけるノイズ抑制方
JP18117295A 1995-07-18 1995-07-18 埋設管の損傷監視システムにおけるノイズ抑制方法 Pending JPH0933474A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006250613A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Toho Gas Co Ltd 被覆鋼管の損傷評価データの処理方法及び損傷監視装置
JP2020500292A (ja) * 2017-03-06 2020-01-09 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーセル電圧データ処理装置および方法

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