JPH11118742A - 漏泥検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周囲の温度とあまり変わらない程度の温度
で、時間の経過とともに温度が変化する汚泥が送泥管か
ら漏れているときでも、漏れている場所を特定する。 【解決手段】 温度計５によって送泥槽４内にある汚泥
２３の温度を測定しながら、光温度分布計測装置６によ
って、センサ光ケーブル３の一端に光パルスを入射さ
せ、このセンサ光ケーブル３内で散乱されて戻って来る
ラマン散乱光を検出して、送泥管２の温度分布を算出
し、この算出結果と送泥槽４内にある汚泥２３の温度と
に基づき、送泥管２から汚泥２３が漏れているかどうか
を判定するとともに、汚泥２３が漏れているときには、
その場所を特定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水プラントで使
用される送泥管の漏泥を検出する漏泥検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】下水プラントなどでは、汚泥を移送する
送泥管の送り側の汚泥流量と、送泥管から汚泥を受ける
側の汚泥流量とを計測し、これらの偏差に基づき、送泥
管から汚泥が漏れているかどうかを判定する手法が採用
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の漏泥検出方法においては、汚泥の送り側によっ
て測定された汚泥流量と、汚泥の受け側によって測定さ
れた汚泥流量との偏差に基づいて、送泥管から汚泥が漏
れているかどうかを判定するようにしているので、送泥
管から汚泥が漏れているかどうかは検出できるものの、
送泥管のどこから汚泥が漏れているのか、その漏泥場所
を特定することまではできない。

【０００４】そこで、このような問題を解決する手段と
して、本発明者は、光ファイバーケーブルを使用して、
送泥管の温度分布を測定すれば、送泥管から汚泥が漏れ
ていることのみならず、汚泥の漏泥場所を特性すること
ができるとの見解に達した。光ファイバケーブルを使用
した温度分布の測定技術についての関連する先行例を調
査したところ、特開平８−４４９９号公報に示す「トン
ネル防災設備」、特開平７−１５１７８８号公報に示す
「電磁ポンプの故障診断装置と故障診断法」、特開平８
−２４７８５８号公報に示す「光温度分布センサ及び温
度分布測定方法」、特開平７−２９４３４４号公報に示
す「光温度分布センサ」などがあることが分かった。

【０００５】しかながら、これらの先行技術を適用して
送泥管の漏泥検出を行おうとすると、次に述べるような
問題がある。

【０００６】まず、特開平８−４４９９号公報に示す
「トンネル防災設備」、特開平７−１５１７８８号公報
に示す「電磁ポンプの故障診断装置と故障診断法」によ
って開示されている技術では、トンネル内の火災発生や
高温の液体金属ナトリウムの漏洩など、周囲の温度に比
べて、極めて高温となっている場所があるかどうかを検
出することを目的としていることから、これらの技術を
そのまま使用しただけでは、送泥管から漏れる汚泥など
のように、周囲の温度とあまり変わらない温度で、時間
の経過とに伴って温度が変化する汚泥の漏れなどを検出
することができないという問題があった。

【０００７】また、特開平８−２４７８５８号公報に示
す「光温度分布センサ及び温度分布測定方法」、特開平
７−２９４３４４号公報に示す「光温度分布センサ」に
よって開示されている技術では、光ファイバ減衰率特性
変化に対処したり、温度測定精度の向上させすることを
目的としていることから、かなりの温度分解精度で、温
度を検出することができる。しかし、これらの技術をそ
のまま使用しただけでは、送泥管から漏れる汚泥などの
ように、周囲の温度とあまり変わらない温度で、時間の
経過に伴って温度が変化する汚泥の漏れなどを検出する
ことができないという問題があった。

【０００８】本発明は上記事情に鑑み、周囲の温度とあ
まり変わらない程度の温度で、時間の経過とともに温度
が変化する汚泥が送泥管から漏れているときでも、漏れ
ている場所を確実に特定することができる漏泥検出装置
を低コストで提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、請求項１では、汚泥を移送する送泥管に
沿って配置されるセンサ光ケーブルと、このセンサ光ケ
ーブルの一端にレーザ光を入射するとともに、その散乱
光を取り込むレーザ光ユニットと、前記送泥管に流入す
る汚泥または前記送泥管から流出する汚泥の温度を測定
する温度計と、この温度計によって得られた汚泥の温度
を基準温度値として入力するとともに、前記レーザ光ユ
ニット内に取り込まれた前記散乱光を時系列的に処理
し、この処理によって得られた温度分布と、前記基準温
度値とを比較し、前記送泥管から汚泥が漏洩している場
合に、その漏洩場所を特定する温度分布計算部とを備え
たことを特徴としている。

【００１０】また、請求項２では、請求項１に記載の漏
泥検出装置において、前記センサ光ケーブルの片端に接
続配置されるとともに、前記レーザ光ユニットを着脱自
在に接続するための接続箱を備えたことを特徴としてい
る。

【００１１】さらに、請求項３では、請求項１、または
２に記載の漏泥検出装置において、前記送泥管が埋設さ
れている地中各部の温度や空気中の温度を直接測定する
ための温度計を更に備え、前記温度分布計算部は、測定
された地中各部の温度測定値や空気中の温度測定値に基
づいて前記温度基準値を補正し、この補正された温度基
準値と前記温度分布とを比較することによって、前記送
泥管から汚泥が漏洩している場合に、その漏洩場所を特
定することを特徴としている。

【００１２】上記の構成において、請求項１では、送泥
管を使用して汚泥を移送している最中に、前記送泥管か
ら汚泥が漏れているとき、汚泥が漏れている場所を検出
する際に、温度計によって、前記送泥管に流入する汚泥
または前記送泥管から流出する温度を測定しながら、レ
ーザ光ユニットによって、前記送泥管に沿って配置され
るセンサ光ケーブルの一端にレーザ光を入射し、その散
乱光を取り込む。そして、温度分布計算部によって、前
記散乱光を時系列的に処理し、これによって得られた温
度分布と前記温度計によって得られた汚泥の温度とを比
較して前記送泥管から汚泥が漏れているとき、汚泥が漏
れている場所を判定する。これにより、周囲の温度とあ
まり変わらない程度の温度で、時間の経過とともに温度
が変化する汚泥が送泥管から漏れているときでも、漏泥
場所を特定する。

【００１３】また、請求項２では、前記センサ光ケーブ
ルの片端に中継箱を配置し、この中継箱に前記レーザ光
ユニットを着脱自在に接続して、前記送泥管の温度分布
を測定して漏泥場所を特定する。これにより、送泥管の
長さが長いときにも、装置全体のコストを低く抑えなが
ら、周囲の温度とあまり変わらない程度の温度で、時間
の経過とともに温度が変化する汚泥が送泥管から漏れて
いるとき、漏泥場所を特定する。

【００１４】さらに、請求項３では、送泥管が埋設され
ている地中各部の温度や空気中の温度を直接測定し、測
定された地中各部の温度測定値や空気中の温度測定値に
基づいて前記温度基準値を補正する。これにより、汚泥
の温度のみによって基準温度値を算出する場合に比較し
て、汚泥が漏れているかどうかを判定する際の精度、お
よび汚泥が漏れている場所を特定する際の精度を大幅に
向上させる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る漏泥検出装置
の実施の形態を示す概略構成図である。

【００１６】この図に示す漏泥検出装置１ａは、地中な
どに埋設される送泥管２の下側に、この送泥管２に沿っ
て配置されるセンサ光ケーブル３と、送泥管２に汚泥２
３を送り込む送泥槽４内にある汚泥２３の温度を測定す
る温度計５と、センサ光ケーブル３にレーザ光を入射さ
せながら、センサ光ケーブル３から戻って来る散乱光に
基づき送泥管２各部の温度を算出するとともに、温度計
５によって得られた汚泥２３の温度（基準温度）と送泥
管２各部の温度とを比較して、送泥管２から汚泥２３が
漏れているかどうかなどを判定する光温度分布計測装置
６とを備えている。この漏泥検出装置１ａは、温度計５
によって送泥槽４内にある汚泥２３の温度を測定しなが
ら、センサ光ケーブル３の一端に光パルスを入射させ、
このセンサ光ケーブル３内で散乱されて戻って来るラマ
ン散乱光を検出して、送泥管２の温度分布を算出する。
この算出結果と送泥槽４内にある汚泥２３の温度とに基
づき、送泥管２から汚泥２３が漏れているかどうかを判
定するとともに、汚泥２３が漏れているときには、その
場所を特定する。

【００１７】センサ光ケーブル３は、送泥管２の下側に
配置された通常の光ファイバーケーブルなどによって構
成されており、光温度分布計測装置６から光パルスが入
射されたとき、送泥管２各部の温度に応じたガラス分子
の振動（ガラスの熱振動）に対応して、前記光パルスの
波長と異なる波長のラマン散乱光を発生し、これを後方
散乱光として、光パルスの入射側に戻し、光温度分布計
測装置６に供給する。

【００１８】また、温度計５は、白金などを使用した熱
電対型の温度センサ（あるいは、サーミスタなどを使用
した温度センサなど）、この温度センサを包む鞘などに
よって構成されており、送泥槽４内にある移送前の汚泥
２３の温度を測定し、得られた温度検知信号を光温度分
布計測装置６に供給する。

【００１９】光温度分布計測装置６は、図２に示すよう
に、光レーザユニット７と、高速アベレージユニット８
と、キーボード装置９と、信号処理ユニット１０と、Ｃ
ＲＴ装置１１とを備えており、温度計５から出力される
温度検知信号に基づき、汚泥２３の温度を検知して、基
準温度値を算出しながら、キーボード装置９から入力さ
れた計測条件に基づき、光パルスを生成して、これをセ
ンサ光ケーブル３の一端に入射し、これによってセンサ
光ケーブル３から出射されるラマン散乱光を取り込ん
で、センサ光ケーブル３各部の温度を算出する。また、
算出されたセンサ光ケーブル３各部の温度と、前記基準
温度値とを比較して、送泥管２から汚泥２３が漏れて、
温度が変化している部分があるかどうかを判定し、汚泥
２３が漏れていると判定したときには、その場所を特定
し、これをＣＲＴ装置１１上に表示する。

【００２０】光レーザユニット７は、高速アベレージユ
ニット８から指示信号が出力されたとき、予め指定され
た電圧値を持つ駆動電圧パルスを発生するレーザドライ
バ１２と、このレーザドライバ１２によって生成された
駆動電圧パルスを受けて光パルスを発生する半導体レー
ザ１３と、この半導体レーザ１３によって得られた光パ
ルスをセンサ光ケーブル３の一端に入射させるととも
に、センサ光ケーブル３内で発生した前記光パルスの散
乱に起因して、前記一端から出射されるラマン散乱光を
取り出す方向性結合器１４と、誘電体膜を多層化させた
フィルタによって、方向性結合器１４から出射されるラ
マン散乱光からアンチストークスラマン散乱光（また
は、ストークスラマン散乱光）を抽出する誘電体多層膜
フィルタ１５と、この誘電体多層膜フィルタ１５によっ
て分離されたアンチストークスラマン散乱光またはスト
ークスラマン散乱光を光／電変換して、電気信号（アン
チストークスラマン散乱光信号またはストークスラマン
散乱光信号）を生成する受光素子１６と、この受光素子
１６によって生成されたアンチストークスラマン散乱光
信号またはストークスラマン散乱光信号を増幅するアン
プ１７とを備えている。

【００２１】そして、この光レーザユニット７は、高速
アベレージャユニット８から指示信号が出力される毎
に、光パルスを発生して、これをセンサ光ケーブル３に
一端に入射させるとともに、センサ光ケーブル３内から
戻って来るラマン散乱光を取り込んで、このラマン散乱
光から指定された波長域の成分を選択し、これによって
得られたアンチストークスラマン散乱光またはストーク
スラマン散乱光を光／電変換してアンチストークスラマ
ン散乱光信号またはストークスラマン散乱光信号を生成
した後、これを増幅して、高速アベレージャユニット８
に供給する。

【００２２】高速アベレージャユニット８は、信号処理
ユニット１０から出力される測定条件に基づき、一定の
周期で指示信号を生成し、これを光レーザユニット７に
供給する指示信号生成回路と、光レーザユニット７から
出力されるアンチストークスラマン散乱光信号またはス
トークスラマン散乱光信号を高速にＡ／Ｄ変換して、ア
ンチストークスラマン散乱光データまたはストークスラ
マン散乱光データを生成する高速Ａ／Ｄ変換回路と、こ
の高速Ａ／Ｄ変換回路から出力されるアンチストークス
ラマン散乱光データ、ストークスラマン散乱光データを
各々、時系列的に平均化してランダムなノイズ成分を除
去するアベレージ積分回路とを備えている。

【００２３】そして、この高速アベレージャユニット８
は、信号処理ユニット１０から出力される測定条件に基
づき、一定の周期で指示信号を生成して、これを光レー
ザユニット７に供給するとともに、この光レーザユニッ
ト７から出力されるアンチストークスラマン散乱光信号
またはストークスラマン散乱光信号を高速にＡ／Ｄ変換
して、アンチストークスラマン散乱光データまたはスト
ークスラマン散乱光データを生成するという処理を繰り
返しながら、これらをアンチストークスラマン散乱光デ
ータまたはストークスラマン散乱光データが得られる毎
に、今回の処理で得られたアンチストークスラマン散乱
光データまたはストークスラマン散乱光データと、前回
までの処理で得られたアンチストークスラマン散乱光デ
ータまたはストークスラマン散乱光データとを時系列的
に平均化する。この後、指定された回数だけ、上述した
処理が終了した時点で、時系列的に平均化されたアンチ
ストークスラマン散乱光データと、ストークスラマン散
乱光データを信号処理装置１０に供給する。

【００２４】信号処理ユニット１０は、ＣＰＵ回路を中
枢として構成されており、キーボード装置９から出力さ
れた指示信号に基づき、測定条件、表示条件などを生成
するとともに、測定条件に応じて高速アベレージャユニ
ット８を制御して、光レーザユニット７から出力される
アンチストークスラマン散乱光信号、ストークスラマン
散乱光信号をアベレージ積分させる処理、高速アベレー
ジユニット８から出力される時系列的に平均化されたア
ンチストークスラマン散乱光データ、ストークスラマン
散乱光データを時系列的に強度補正して、センサ光ケー
ブル３の減衰特性を補償する処理、この処理で得られた
アンチストークスラマン散乱光データ、ストークスラマ
ン散乱光データに基づいてセンサ光ケーブル３各部の温
度を算出する処理、温度計５から出力される温度検知信
号を取り込んで基準温度値を作成する処理、この処理で
得られた基準温度値とセンサ光ケーブル３各部の温度と
を比較して、センサ光ケーブル３の各部のうち、汚泥２
３の温度と同じ温度（または、周囲の温度に比べて汚泥
２３の温度に近い温度）になっている場所があるかどう
かを判定する処理、この処理結果に基づいて、表示デー
タを生成する処理などを行う。

【００２５】そして、この信号処理ユニット１０は、送
泥槽４内にある汚泥２３が送泥管２内に導かれて、移送
されている状態で、送泥管２から汚泥２３が漏れ、汚泥
２３の温度によって、センサ光ケーブル３の一部の温度
が変化したとき、これを検知して、その場所を特定し、
これをＣＲＴ装置１１上に表示する。

【００２６】このように、この実施の形態では、温度計
５によって送泥槽４内にある汚泥２３の温度を測定しな
がら、センサ光ケーブル３の一端に光パルスを入射さ
せ、このセンサ光ケーブル３内で散乱されて戻って来る
ラマン散乱光を検出して、送泥管２の温度分布を算出
し、この算出結果と送泥槽４内にある汚泥２３の温度と
に基づき、送泥管２から汚泥２３が漏れているかどうか
を判定するとともに、汚泥２３が漏れているときには、
その場所を特定するようにしている。このため、周囲の
温度とあまり変わらない程度の温度範囲で、時間の経過
とともに温度が変化している汚泥２３が送泥管２から漏
れているとき、漏れている場所を特定することができ
る。

【００２７】図３は本発明に係る漏泥検出装置の他の実
施の形態を示す概略構成図である。なお、この図におい
て、図１の各部と同じ部分には、同じ符号が付してあ
る。

【００２８】この図に示す漏泥検出装置１ｂが図１に示
す漏泥検出装置１ａと異なる点は、地面に埋設されてい
る送泥管２の管理などを行うために設けられている各マ
ンホール１９内毎に、中継箱１８を配置して、各センサ
光ケーブル３の端末を中継箱１８内に配置するととも
に、各マンホール１９毎に、温度計５を配置して、各マ
ンホール１９内に流れ込む汚泥２３の温度を測定させ、
これによって得られた温度検知信号を中継箱１８内に導
き、各送泥管２から汚泥２３が漏れている恐れがある場
所に、光温度分布計測装置６を持ち込んで、この光温度
分布計測装置６のケーブル２０を中継箱１８に着脱自在
に接続して、送泥管２から汚泥２３が漏れているかどう
か、汚泥２３が漏れているときには、どこから漏れてい
るかどうかなどを特定し得るようにしたことである。

【００２９】これにより、送泥管２から汚泥２３が漏れ
ている恐れがあるときや定期点検時などに、光温度分布
計測装置６を持ち込んで、この光温度分布計測装置６の
ケーブル２０を中継箱１８に着脱自在に接続する。次い
で、上述した処理手順で、マンホール１９内を流れる汚
泥２３の温度を計測するとともに、センサ光ケーブル３
各部の温度を算出する。この算出処理で得られるセンサ
光ケーブル３各部の温度と、温度計５によって得られた
汚泥２３の温度（基準温度値）とを比較する。この比較
結果に基づき、送泥管２から汚泥２３が漏れているかど
うか、汚泥２３が漏れているときには、どこから漏れて
いるかを特定する。

【００３０】このように、この実施の形態においては、
光温度分布計測装置６を送泥管２が埋設されている場所
に持ち込んで、この光温度分布計測装置６のケーブル２
０をマンホール１９内の中継箱１８に接続して、この光
温度分布計測装置６を動作させるだけで、この中継箱１
８に接続されているセンサ光ケーブル３上に埋設されて
いる送泥管２から汚泥２３が漏れているかどうか、汚泥
２３が漏れているときには、どこから漏れているかどう
かを特定し得るようにした。このため、送泥管２の長さ
が長いときにも、装置全体のコストを低く抑えつつ、確
実に汚泥の漏洩場所を特定することができる。

【００３１】なお、上述した各実施の形態においては、
温度計５によって、送泥槽４内にある汚泥２３の温度や
マンホール１９内を通過する汚泥２３の温度を測定し
て、基準温度値を算出するようにしているが、さらに複
数の温度計を使用して、送泥管２が埋設されている地中
各部の温度を直接測定したり、あるいは空気中の温度を
直接測定して得られた周囲温度などを参照して、前記基
準温度値を補正するようにしても良い。

【００３２】このようにすることにより、汚泥検出装置
１ａ、１ｂ全体のコストは多少とも高くなるものの、汚
泥２３の温度のみによって基準温度値を算出する場合に
比較して、汚泥２３が漏れているかどうかを判定する際
の精度、および汚泥２３が漏れている場所を特定する際
の精度を大幅に向上させることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項１では、周囲の温度とあまり変わらない程度の温度
で、時間の経過とともに温度が変化する汚泥が送泥管か
ら漏れているときでも、漏れている場所を特定すること
ができる。

【００３４】また、請求項２では、送泥管の長さが長い
ときにも、装置全体のコストを低く抑えながら、周囲の
温度とあまり変わらない程度の温度で、時間の経過とと
もに温度が変化する汚泥が送泥管から漏れているとき、
漏れている場所を特定することができる。

【００３５】さらに、請求項３では、汚泥の温度のみに
よって基準温度値を算出する場合に比較して、汚泥が漏
れているかどうかを判定する際の精度、および汚泥が漏
れている場所を特定する際の精度を大幅に向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る漏泥検出装置の実施の形態を示す
概略構成図である。

【図２】図１に示す光温度分布計測装置の詳細な回路構
成例を示すブロック図である。

【図３】本発明に係る漏泥検出装置の他の実施の形態を
示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ 漏泥検出装置 ２ 送泥管 ３ センサ光ケーブル ４ 送泥槽 ５ 温度計 ６ 光温度分布計測装置 ７ 光レーザユニット ８ 高速アベレージユニット ９ キーボード装置 １０ 信号処理ユニット １１ ＣＲＴ装置 １２ レーザドライバ １３ 半導体レーザ １４ 方向性結合器 １５ 誘電体多層膜フィルタ １６ 受光素子 １７ アンプ １８ 中継箱 １９ マンホール ２０ ケーブル ２３ 汚泥

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚泥を移送する送泥管に沿って配置され
   るセンサ光ケーブルと、 このセンサ光ケーブルの一端にレーザ光を入射するとと
   もに、その散乱光を取り込むレーザ光ユニットと、 前記送泥管に流入する汚泥または前記送泥管から流出す
   る汚泥の温度を測定する温度計と、 この温度計によって得られた汚泥の温度を基準温度値と
   して入力するとともに、前記レーザ光ユニット内に取り
   込まれた前記散乱光を時系列的に処理し、この処理によ
   って得られた温度分布と、前記基準温度値とを比較し、
   前記送泥管から汚泥が漏洩している場合に、その漏洩場
   所を特定する温度分布計算部と、 を備えたことを特徴とする漏泥検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の漏泥検出装置におい
   て、 前記センサ光ケーブルの片端に接続配置されるととも
   に、前記レーザ光ユニットを着脱自在に接続するための
   接続箱を備えたことを特徴とする漏泥検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１、または２に記載の漏泥検出装
   置において、 前記送泥管が埋設されている地中各部の温度や空気中の
   温度を直接測定するための温度計を更に備え、 前記温度分布計算部は、測定された地中各部の温度測定
   値や空気中の温度測定値に基づいて前記温度基準値を補
   正し、この補正された温度基準値と前記温度分布とを比
   較することによって、前記送泥管から汚泥が漏洩してい
   る場合に、その漏洩場所を特定することを特徴とする漏
   泥検出装置。