JPH11148979A - 埋設物探知方法と埋設物探知システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地中に複数の埋設物が存在している場合であ
っても各埋設物を特定して探知できる埋設物探知方法と
埋設物探知システムを提供すること。 【解決手段】 複数の埋設物を探知可能なレーダ式埋設
物探知装置４と、複数の埋設物の内選択された埋設物か
ら生じる磁束を検出する電磁誘導式埋設物探知装置３
と、前記電磁誘導式埋設物探知装置による探知結果に基
づいて前記レーダ式埋設物探知装置によって探知される
埋設物を特定する評価装置５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス、水道、電
力、電話の埋設管などの地下埋設物を探知する技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、地下埋設物を探知するため
に、電磁誘導を利用した探知技術と電磁波を地中に放射
するレーダ探知技術が用いられている。電磁誘導式埋設
物探知では、例えば、地下の埋設管に対して間接的に又
は直接的に交番電流を与えるとともに、埋設管上の地表
面を検出コイルで走査し、検出コイルに誘起される誘導
電圧を評価することにより、埋設管の位置が探知でき
る。またレーダ式埋設物探知では、地表面から地中に向
けて電磁波を送出しその電磁波が地中の埋設物で反射さ
れた信号を受信し、マイグレーションなどのデジタル画
像再生技法を用いて処理することで埋設管配設分布を示
す２次元又は３次元の画像データが作り出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記電磁誘導式埋設物
探知において、探知対象となる埋設管に直接交番電流を
流す場合では、そのような探知用電流が伝搬する管長さ
に限界があることから長い距離にわたって埋設管を探知
することが困難であるとともに、途中で絶縁継手やかな
り電気抵抗が大きくなる継手が使われていたりすると、
埋設管探知をセグメントに区切って実施しなければなら
ないといった不都合が生じる。また、埋設管に電気ケー
ブルを挿通して間接的に交番電流を与える場合でも、曲
がりくねった埋設管に電気ケーブルを挿通することは大
変な作業となる。レーダ式埋設物探知では、埋設管に交
番電流を与えるような付加的な作業は不要であるが、地
中に複数の埋設物が存在している場合、特にガス、水
道、電力、電話などの埋設管が複雑に入り組んでいる状
態では探知された各埋設管のイメージがどの種類の埋設
管であるかを特定することができないという重大な問題
点がある。本発明の目的は、地中に複数の埋設物が存在
している場合であっても各埋設物を特定して探知できる
埋設物探知方法と埋設物探知システムを提供することで
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による埋設物探知方法は、レーダ式埋設物探
知方式によって複数の埋設物を探知するステップと、選
択された埋設物を電磁誘導式埋設物探知方式によって探
知するステップと、電磁誘導式埋設物探知方式による探
知結果に基づいてレーダ式埋設物探知方式によって探知
された複数の埋設物の中から前記選択された埋設物を特
定するステップを備えている。この方法では、レーダ式
埋設物探知方式によって探知される複数の埋設物の内か
ら所望の選択された埋設物を電磁誘導式埋設物探知方式
によって探知してその位置を決定し、レーダ式埋設物探
知方式によって探知された各埋設物の位置と照合するこ
とにより、レーダ式埋設物探知方式によって探知された
複数の埋設管の中から所望の埋設管を特定することがで
きる。一旦所望の埋設管をレーダ式埋設物探知方式で得
られた探知データ上で特定すると、後はこの特定された
探知データをたどっていくことで、長い距離にわたって
所望の埋設管の配設分布を得ることができる。ここで、
レーダ式埋設物探知方式によって複数の埋設物を探知す
るステップと、選択された埋設物を電磁誘導式埋設物探
知方式によって探知するステップとは入れ替えてもよい
し、同時に行っても良いことを注記したい。電磁誘導式
埋設物探知方式による探知結果を、レーダ式埋設物探知
方式によって探知された複数の埋設物の中から所望の埋
設物を特定するために用いることは本発明の重要な点で
ある。本発明の好適な実施形態において、特定された埋
設物の配設分布を求めるステップを備えているならば、
特定された埋設物の探知データをたどっていくことが容
易となり、その作業性が向上する。特に、探知データを
画像データに変換して配設分布を２次元又は３次元で画
面表示して、所望の埋設管の配設分布だけを表示した
り、色を替えて表示すると、さらにオペレータにとって
分かり易いものとなる。電磁誘導式埋設物探知方式によ
る探知では、埋設物に直接的又は間接的に誘導磁界又は
交番電流が与えられていることが前提となるが、埋設物
が電力埋設管などや防食電流を流した埋設管などの場合
はそのような付加的な作業は不必要である。しかしなが
ら、そうでない場合、電磁誘導式埋設物探知方式によっ
て探知するステップにおいて、前記選択された埋設物に
交番電流を給電し、この交番電流によって生じる磁束を
検出することが提案される。つまり、所望の埋設物にだ
け交番電流を給電することで、レーダ式埋設物探知方式
によって探知された複数の埋設物の中から所望の埋設物
を特定することが可能となる。その際、特異な周波数を
もつ交番電流を流すことで、電力埋設管などに対しても
十分に区別することができる。上記の本発明の目的を達
成するため、本発明による埋設物探知システムは、複数
の埋設物を探知可能なレーダ式埋設物探知装置と、複数
の埋設物の内選択された埋設物から生じる磁束を検出す
る電磁誘導式埋設物探知装置と、前記電磁誘導式埋設物
探知装置による探知結果に基づいて前記レーダ式埋設物
探知装置によって探知される埋設物を特定する評価装置
とを備えている。この構成では、レーダ式埋設物探知装
置によって探知される埋設物の内所望の埋設物の位置を
電磁誘導式埋設物探知装置によって知ることができる。
一旦特定された埋設物の配設分布はその埋設物に対する
レーダ式埋設物探知装置による探知データをたどってい
くことにより得ることができる。電磁誘導式埋設物探知
装置によって探知すべき選択された埋設物が本来的に誘
導磁界を発生させているようなものでない場合を考慮し
て、前記選択された埋設物に交番電流を給電する給電装
置を備え、電磁誘導式埋設物探知装置が前記選択された
埋設物にこの給電装置によって与えられる交番電流によ
って生じる磁束を検出することで、評価装置はレーダ式
埋設物探知装置によって探知される埋設物の１つを特定
するように構成することが提案される。また、選択され
た埋設管に防食用電流が流れている場合も考慮して、電
磁誘導式埋設物探知装置が選択された埋設物に流れてい
る防食用電流を利用するように構成することも好ましい
態様である。さらに本発明の好適な実施形態として、給
電装置が周波数の異なる複数の交番電流を前記選択され
た埋設物に給電可能であり、電磁誘導式埋設物探知装置
が複数の選択された埋設物のそれぞれに給電される異な
る周波数をもつ交番電流によって生じるそれぞれの磁束
を検出することで、評価装置はレーダ式埋設物探知装置
によって探知される複数の埋設物を一度の走査で特定す
ることを特徴とするものも提案される。この構成では、
例えば、２つの埋設物を同時にレーダ式埋設物探知装置
によって追跡探知する場合、２つの埋設物の特定が必要
となるが、異なる周波数の交番電流をそれぞれの埋設物
に流して、この誘導磁場を周波数を区別して検出するこ
とで、２つの埋設物を１度の走査で特定することができ
る。探知すべき埋設物には、場合によって種々の周波数
をもった誘導磁界が発生していることがあるので、これ
らの周波数を避けた周波数で電磁誘導式埋設物探知装置
を駆動することが好ましい。このため、本発明の好適な
実施形態の１つにおける電磁誘導式埋設物探知装置で
は、検出コイルの検出信号を所望の帯域でフィルター処
理することにより所望の埋設物に基づく信号だけが選択
的に取り出されるように構成されている。あるいは、別
の実施形態における電磁誘導式埋設物探知装置では、異
なる帯域特性をもつ複数の検出コイルを備え、所望の埋
設物から発生する誘導磁界の周波数に応じて最適な検出
コイルを選択して使用するように構成されている。いず
れの実施形態においても、所望の埋設物に基づく信号だ
けを取り出して処理することができる。レーダ式と電磁
誘導式の２つの埋設物探知装置を備えた本発明の埋設物
探知システムの実施形態として、レーダ式埋設物探知装
置と電磁誘導式埋設物探知装置の両方の探知結果を表示
する共通のモニターが備えられるならば、２つの探知結
果の比較が便利であるとともに、共通化によるコスト低
減が実現する。その際の好ましい両画面の表示形態とし
て、一方では、モニターの画面がレーダ式埋設物探知装
置の探知結果を表示する第１画面領域と電磁誘導式埋設
物探知装置の探知結果を表示する第２画面領域とに分割
され、同時に表示可能であることが提案され、これによ
り２つの探知結果を比較するため２つのモニターを見比
べるといった不都合さはなくなる。特に、その第１画面
領域と第２画面領域において各探知結果の走査方向軸を
互いに対応づけることで、同じ位置における２つの探知
結果を合成した形でみることができるため、オペレータ
による特定埋設物の確認が容易となる。他方では、モニ
ターをレーダ式埋設物探知装置の探知結果を表示する画
面と電磁誘導式埋設物探知装置の探知結果を表示する画
面とに選択的に切り替え可能とする構成を採用すること
も可能であり、両方の探知結果を同時に表示できないと
しても、すばやく切り替えることで同様な利点を得るこ
とが可能であるし、なによりもモニター画面をフルに利
用できるというメリットがある。レーダ式埋設物探知装
置によって探知された複数の埋設物は、通常２次元又は
３次元の可視化処理によって、モニターに表示される
が、その際、電磁誘導式埋設物探知装置によって特定さ
れた埋設物の表示イメージには他の特定されていない埋
設物と識別可能な表示属性を与えることで、さらにオペ
レータにとって見やすいユーザフレンドリーなシステム
となる。ここでいう表示属性とは、色や模様、あるいは
濃淡であり、使用するモニターがカラー表示であるか、
グレースケール表示であるか、あるいは白黒表示である
かによって、適当に選べばよい。本発明によるその他の
特徴及び利点は、以下図面を用いた実施例の説明により
明らかになるだろう。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１に、本発明による埋設物探知
システムが採用された探知台車１が示されている。この
探知台車１はオペレータによって埋設管２が埋設されて
いる地表を手押しされるタイプであり、電磁誘導式埋設
物探知装置３と、レーダ式埋設物探知装置４と、これら
２つの探知装置２と３の検出データを評価する評価装置
５と、それぞれの探知結果を表示するモニター６が搭載
されており、台車１の前端部には電磁誘導式埋設物探知
装置３の検出コイル３１が取り外し自在に取り付けら
れ、台車１の下面で、かつその周囲を外部電磁波の遮蔽
機能をもつスカート部に囲まれた空間にはレーダ式埋設
物探知装置４の送信・受信アンテナ４１ａ、４１ｂが取
り外し自在に取り付けられている。さらに、台車１の車
輪の回転数を検出することで台車１の移動距離を求める
ために距離エンコーダ７も取り付けられている。８は、
電磁誘導式埋設物探知装置３で探知しようとする埋設管
２が本来誘導磁界を発生させるものでない場合その埋設
管２に所定の周波数をもった交番電流を給電する給電装
置８である。交番電流を与えられた埋設管２からは誘導
磁界が発生するので、この誘導磁界の磁束を検出コイル
３１で検出することにより所望の埋設管２を他の埋設管
２と区別して探知することができる。給電装置８は１本
の埋設管２に給電するだけではなく、複数の埋設管２に
同時にそれぞれ異なる周波数をもった交番電流を給電す
ることが可能である。図２に、上述した埋設物探知シス
テムの各機能を説明するブロック図が示されている。こ
のブロック図では、電磁誘導式埋設物探知装置３と、レ
ーダ式埋設物探知装置４と、評価装置５の機能ブロック
が一緒に示されている。まず、検出コイル３１で得られ
た検出信号はアンプ３２で増幅されるが、このアンプ３
２にはバンドパスフィルター３３が備えられており、給
電装置８によって所望の埋設管２に与えられた交番電流
の周波数に適用したバンドパスフィルター３３を用いる
ことによりＳ／Ｎに優れた検出信号を得ることができ
る。増幅された誘導電流としての検出信号は、受信部３
４によって、周囲の誘導磁界レベルと比較することによ
りゲインを調整し、電圧レベルに変換される。この電圧
値はＡ／Ｄ変換器３５によりデジタル化され、評価装置
５のデータ解析部５１に送られる。このデータ解析部５
１には、距離エンコーダ７からの距離データも入力され
ており、走行起点からの距離と誘導磁界の検出値を対応
づけた電磁誘導測定データを生成する。レーダ式埋設物
探知装置４では、電磁波を送受信する送受信部４２によ
って送信アンテナ４１ａから地中に送出された電磁波が
地中の埋設管２によって反射されてきたものを受信アン
テナ４１ｂによって受信する。受信信号は送受信部４２
によって復調増幅され、Ａ／Ｄ変換器４３によりデジタ
ル化され、評価装置５のデータ解析部５１に送られる。
この受信信号も距離エンコーダ７による距離データと対
応づけられてレーダ測定データとなる。なお、レーダ測
定データの元になった受信信号には反射電磁波の強さと
反射時間の情報をもつので、このデータ解析部５１で解
析処理されたレーダ測定データは走行距離と反射時間と
の２次元データとして扱うことができる。データ解析部
５１で得られた電磁誘導測定データとレーダ測定データ
は、オペレータにとって見やすい形でモニター６に表示
するため、画像処理部５２で処理される。電磁誘導測定
データは、走査距離としてのタイムベースに沿った振幅
ピークを表示する、いわゆるＡスキャン画面で表示すれ
ばよいが、レーダ測定データは２次元断面表示、つまり
Ｂスキャン画面で表示するためにそれ自体公知な画像再
生技法が用いられる。このような画像再生技法は本発明
の要旨でないので、その説明は省略するが、通常、反射
法地震探査で用いられるマイグレーション法などが適し
ている。電磁誘導測定結果を表示するＡスキャン画面と
レーダ測定結果を表示するＢスキャン画面の距離を合わ
せることにより、レーダ探知された埋設管２が複数あっ
ても、その中から前もって選択され電磁誘導探知された
埋設管２を特定することができるので、その特定された
埋設管２に対応するエリアに他とは異なる色など表示属
性をリンクさせる。画像処理部５２で生成された画像デ
ータはフレームバッファ５３に送られ、モニター６に表
示される。モニター表示モードとして、電磁誘導測定結
果を表示するＡスキャン画面とレーダ測定結果を表示す
るＢスキャン画面を選択的に切り換えて表示する切り替
えモードと、互いの走査距離を一致させた状態で電磁誘
導測定結果を表示するＡスキャン画面とレーダ測定結果
を表示するＢスキャン画面を上下に合成する合成モード
が容易されている。画像処理部５２は、選択された表示
モードに応じて、必要な画像データをフレームバッファ
５３に送り込む。なお、１回の走査で得られるレーダ測
定データは２次元断面をカバーする２次元データとなっ
ているので、地表面をジクザグ走査して得られる複数の
２次元レーダ測定データをつなぎ合わせることによって
立体的な地中データを生成することも可能である。この
ような立体的な、つまり３次元データが生成されるよう
に構成した場合、画像処理部５２には、さらに３次元デ
ータを用いて任意の視点からの投影画面を表示できるよ
うな機能も付加する。これにより、探知対象となる埋設
管２を最も確認しやすい視点で見ることができるし、そ
の際探知対象となる埋設管２を他と区別できる色で描く
ことにより、さらにユーザフレンドリーな埋設物探知シ
ステムが実現する。探知実験として、図３で示すように
深さを変えて埋設された５つの埋設管２をこの埋設管２
の延び方向と直交する方向で探知台車１を走行させるこ
とで得られたモニター画面が図４に示されている。この
実験では、電磁誘導式埋設物探知装置３の探知対象とし
て選択された埋設管２は、図３の左から２番目で深さが
０．６ｍの埋設管２である。この選択された埋設管２に
は、給電装置８によって１００ｋＨｚの交番電流が与え
られている。モニター画面の上１／４半分には電磁誘導
測定結果を表示するＡスキャン画面が表示されており、
選択された埋設管２のほぼ真上の位置において信号強度
のピークが生じている。モニター画面の下３／４半分に
はレーダ測定結果を表示するＢスキャン画面が表示され
ているが、このＢスキャン画面はレーダ測定の原画像と
いえるものであり、これをマイグレーション処理した後
のＢスキャン画面は図５に示されている。マイグレーシ
ョン処理によるＢスキャン画面から明らかなように、選
択された埋設管２を、図５では見やすくするため黒丸で
囲っているが、深さ約０．６ｍの位置に確認することが
できる。さらに、他の４つの埋設管２も確認することが
でき、選択された所望の埋設管２と他の埋設管２との地
中での位置関係を把握することができる。これにより、
この所望の埋設管２だけを掘り起こす場合、周囲の埋設
管２に注意を払いながら作業を進めることができ、不測
に他の埋設管２に損傷を与える危険性が少なくなる。な
お、埋設管２が深さ方向に２本重なって、例えば、深さ
１ｍと２ｍに位置している場合、電磁誘導測定結果を表
示するＡスキャン画面では深さ方向に１本だけ位置して
いる場合と一見類似した信号波形となるが、そのピーク
の現れ方が異なり、実際にはピーク１／２減少法（最大
ピークの半分となる信号強度距離幅を求める）等を用い
ることで選択すべき埋設管２がどの深さのものかを判定
することができる。ちなみに、ピーク１／２減少法等に
よって得られる距離幅は、地面から近いものほど狭くな
る。さらに図５に示されたマイグレーション処理による
Ｂスキャン画面を埋設管２の延び方向に所定ピッチで生
成して集められた３次元データを利用して、パースペク
ティブに可視化することにより、図６に示すような斜視
画面が得られる。なお、電磁誘導測定データに基づいて
最初に特定された埋設管２は、この斜視画面の生成にお
いて埋設管２の連続性を利用することによりその連続性
が中断するまでは電磁誘導測定データに頼らず特定する
ことが可能である。つまり、１回走査することで所望の
埋設管２を特定すれば、あとは、レーダ式埋設物探知装
置４だけを使って探知するだけで、図６に示すような探
知結果を得ることが可能である。上述した実施の形態で
は、電磁誘導式埋設物探知装置３の探知対象として選択
された埋設管２には、給電装置８によって交番電流を与
えていたが、選択された埋設管２が電力埋設管であり、
本来誘導磁界を発生させるものであれば、その誘導磁界
を利用することで、給電装置８による交番電流の給電を
省略することができる。同様に、選択された埋設管２に
防食用電流が流されている場合、この防食用電流によっ
て生じる誘導磁界を利用することで、やはり給電装置８
による交番電流の給電を省略することができる。また、
選択された埋設管２以外の埋設管２が本来誘導磁界を発
生させるものである場合、選択された埋設管２には異な
る周波数の交番電流を給電し、この周波数をもつ誘導磁
界を選択的に検出するとよい。このため、この給電装置
８は、２〜１００ｋＨｚの任意の周波数をもつ交番電流
を給電可能である。特定の誘導磁界を選択的に検出する
ために、電磁誘導式埋設物探知装置３にはバンドパスフ
ィルター３３が備えられているが、これに代えて、特定
の周波数に選択的に強く反応する検出コイル３１を複数
備えて、切り替え使用したり、付け替え使用できる構成
を採用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による埋設物探知システムが採用された
探知台車の側面図

【図２】本発明による埋設物探知システムの各機能を説
明するブロック図

【図３】実験に用いられた埋設管の配設分布を示す断面
図

【図４】電磁誘導測定結果を表示するＡスキャン画面と
レーダ測定結果の原画像Ｂスキャン画面を表示したモニ
ターの画面を示す模式図

【図５】電磁誘導測定結果を表示するＡスキャン画面と
レーダ測定結果のマイグレーション処理されたＢスキャ
ン画面を表示したモニターの画面を示す模式図

【図６】レーダ測定結果の斜視画を表示したモニターの
画面を示す模式図

【符号の説明】

１ 探知台車 ２ 埋設管 ３ 電磁誘導式埋設物探知装置 ３１ 検出コイル ４ レーダ式埋設物探知装置 ４１ａ 送信アンテナ ４１ｂ 受信アンテナ ５ 評価装置 ５２ 画像処理部 ６ モニター ８ 給電装置

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーダ式埋設物探知方式によって複数の
   埋設物を探知するステップ、選択された埋設物を電磁誘
   導式埋設物探知方式によって探知するステップ、 電磁誘導式埋設物探知方式による探知結果に基づいてレ
   ーダ式埋設物探知方式によって探知された複数の埋設物
   の中から前記選択された埋設物を特定するステップ、か
   らなることを特徴とする埋設物探知方法。
2. 【請求項２】 複数の埋設物を探知可能なレーダ式埋設
   物探知装置と、 複数の埋設物の内選択された埋設物から生じる磁束を検
   出する電磁誘導式埋設物探知装置と、 前記電磁誘導式埋設物探知装置による探知結果に基づい
   て前記レーダ式埋設物探知装置によって探知される埋設
   物を特定する評価装置と、を備えたことを特徴とする埋
   設物探知システム。
3. 【請求項３】 前記選択された埋設物に交番電流を給電
   する給電装置が備えられ、前記電磁誘導式埋設物探知装
   置が前記選択された埋設物に前記給電装置によって与え
   られる交番電流によって生じる磁束を検出することで、
   前記評価装置は前記レーダ式埋設物探知装置によって探
   知される埋設物の１つを特定することを特徴とする請求
   項２記載の埋設物探知システム。
4. 【請求項４】 前記給電装置が周波数の異なる複数の交
   番電流を前記選択された埋設物に給電可能であり、前記
   電磁誘導式埋設物探知装置が複数の前記選択された埋設
   物のそれぞれに給電される異なる周波数をもつ交番電流
   によって生じるそれぞれの磁束を検出することで、前記
   評価装置は前記レーダ式埋設物探知装置によって探知さ
   れる複数の埋設物を１度の走査で特定することを特徴と
   する請求項３に記載の埋設物探知システム。
5. 【請求項５】 前記電磁誘導式埋設物探知装置は検出コ
   イルの検出信号を所望の帯域でフィルター処理すること
   により前記選択された埋設物に基づく信号を選択的に取
   り出すことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に
   記載の埋設物探知システム。
6. 【請求項６】 前記電磁誘導式埋設物探知装置は異なる
   帯域特性をもつ複数の検出コイルを備え、前記選択され
   た埋設物から発生する誘導磁界の周波数に最適な検出コ
   イルが選択されることを特徴とする請求項２〜４のいず
   れか１項に記載の埋設物探知システム。
7. 【請求項７】 レーダ式埋設物探知装置の探知結果を表
   示する第１画面領域と前記電磁誘導式埋設物探知装置の
   探知結果を表示する第２画面領域とに分割可能なモニタ
   ーが備えられており、前記第１画面領域と第２画面領域
   が同時に表示可能であることを特徴とする２〜６のいず
   れか１項に記載の埋設物探知システム。
8. 【請求項８】 前記第１画面領域と第２画面領域におい
   て各探知結果の走査方向軸が互いに対応づけられている
   ことを特徴とする請求項７に記載の埋設物探知システ
   ム。
9. 【請求項９】 前記モニターに表示された前記レーダ式
   埋設物探知装置によって探知された複数の埋設物の前記
   モニターでの表示イメージにおいて、前記電磁誘導式埋
   設物探知装置によって特定された埋設物の表示イメージ
   には他の特定されていない埋設物と識別可能な表示属性
   を与えることを特徴とする請求項７又は８に記載の埋設
   物探知システム。