JPH11514431A - 埋設ケーブルの識別 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 地下に埋設されたケーブル（１０）を識別するために、非常に低い、または０の、周波数の電圧信号がケーブル（１０）に印加され、かつ、電界センサ（１８）がケーブル（１０）の近くにもたらされる。センサ（１８）はそこで、ケーブル（１０）の電圧信号を検出し、よってケーブルを識別する。センサ（１８）は電圧信号を搬送するケーブル（２６）の影響は受けない。これは、対象となるケーブル（１０）の近くにあるが、このようなケーブル（２６）からの電界は、対象となるケーブル（１０）には移らないからである。センサ（１８）はプローブ（１６）に取付けられ、これは、ケーブル（１０）の周りの土（２２）内のボア（２０）の内部にもたらされる。プローブ（１６）はまた、ケーブル（１０）上の低周波数の交流信号によって生成された磁界を検出するために、磁力計（３０）を備えてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 埋設ケーブルの識別 発明の背景 発明の分野 この発明は、地下に埋設されたケーブルの識別に関する。先行技術の概要 多くのさまざまなユーティリティ（電気、電気通信等）用の埋設ケーブルのネ ットワークが拡散するにつれ、適切な位置選定技術によって位置を突き止められ た、どの特定のケーブルも、それが果たしてある特定のユーティリティに属して いるか否かを識別することは、益々困難となってきている。 既存の識別装置は、２種類に分類される。第１に、光識別技術は、ケーブルを 肉眼で捉え、それによって識別することができるまで、埋設ケーブル近傍の地面 を掘削するステップを含む。このような掘削を実行するには、まずケーブルの位 置選定をしなくてはならず（すなわち、その位置を、正しい場所で掘削が行なえ るよう、決定しなくてはならず）、また、そうして必要となった掘削は、時間が かかる。さらに掘削は、その埋設ケーブル、または、おそらくはすぐ近くの他の ケーブルを、傷つける、または、妨害する危険を伴う。その上、視覚によるケー ブルの識別は確実ではない。異なったユーティリティに属するケーブルが、物理 的に同一であることもあり、そのため、視覚による位置選定システムには、掘削 サイト近傍におけるケーブルに 関して、ある程度の予備知識が必要となる。 また、埋設ケーブルを識別するのに、ケーブルに可聴周波数電気信号を印加し 、その後、その信号によって生成された磁界を地表で検出する、という方法も可 能である。これは掘削の手間を省く。なぜなら、生成された磁界が地表レベルで 検出できるよう、信号の周波数が選択されるためである。 しかしながら、このような可聴周波数の信号は、誘導および容量性の漏れによ って、他のケーブルに伝達されるおそれがある。これは、磁界を歪ませることに 繋がり、結果として、ケーブルの位置選定を誤るか、またはおそらくは間違った ケーブルを識別してしまうことになりかねない。なぜなら、誘導の結果、信号が 印加されたのではない別のケーブルによって搬送されてしまうからである。 このような電磁気による位置選定を改善すべく、多くのさまざまな提案がなさ れてきている。しかし、どれ１つとして、誤識別の問題を完全に防ぐことはでき ないでいる。発明の概要 この発明の第１の局面に従って、ケーブルが絶縁されているとき、非常に低い 、または０の周波数の電圧信号がケーブルに印加される。それからその電圧は、 ケーブルの近くにもたらされた適切な電界センサによって検出される。 この発明は、ケーブルに印加された信号の、他の近接するケーブルへの誘導性 または容量性伝達の可能性を防ぐこ とを目的とする。原則として、これを達成するのに最適な周波数は０（すなわち 直流）である。なぜなら、その場合ケーブルからの誘導性／容量性の漏れは０で あると思われるからである。しかしながら、もし周波数０の信号が使用された場 合、その信号は、漂遊地電流と区別することができない。したがって、漂遊地電 流と区別できるような識別を信号に与え、かつ、それによってフィルタリングが 可能となるような、ただし、誘導性／容量性の漏れを最小限に押えるために、で きるだけ０に近い、非常に低い周波数の信号が印加される。 使用される電圧の周波数は、したがって、可聴周波数の範囲より低いもので、 １０ヘルツより低く、好ましくは１ヘルツ未満とする。この低周波数のため、電 界の地中への浸透は全く、またはほとんど、ない。そのためセンサは、ケーブル のすぐ近くに、またはケーブルと接触するように、もたらされなくてはならず、 これはしたがって、ケーブルの識別を可能にするための掘削を伴うこととなる。 しかしながら、視覚による点検方法とは違って、誤識別の可能性はない。 周波数０、または０に近い非常に低い周波数では、信号レベルはケーブルの長 さに沿って実質的に一定である。これは、可聴周波数信号を使用する場合とは対 照的であり、その場合、信号のレベルはケーブルの長さに沿って減退する。そこ で、ケーブル上の低周波数信号と同じ周波数で現 れる漂遊電流がたとえあったとしても、それらがケーブルに印加された信号と同 じレベルである確率は、無視できるほど十分に低い。 理論上、ケーブルまで掘り進め、その後センサを掘削された穴の中に、しかし ケーブルとは間隔をおいて配置することで、電界を検出することは可能であろう 。なぜなら、空気が、ケーブルとセンサとの間に非導電性の空間を提供し、電界 が検出されるのを可能にするためである。しかし実際には、ケーブルとセンサと の間の、水、土、または他の物質のいずれかが、満足な検出を妨げるであろう。 この結果として、識別が正しくない確率は極めて低いが、ケーブルが全く識別 されない、という可能性は存在する。したがって、この発明の第２の局面は、非 常に低い、または０の、周波数の電流信号がこのケーブルに印加され、その電流 信号によって生成された磁界が適切な検出器によって検出される、という方法を 提案する。磁界検出用の公知のシステムとは異なり、その信号の周波数は低い。 ここでもやはり、１０ヘルツより低い、好ましくは１ヘルツより低い周波数が 使用される。先と同様、この発明のこの局面は、周波数０（直流）でも動作は可 能である。しかしやはり、そうすると、信号を漂遊地電流と区別する問題が生じ るであろう。そこで、できるだけ０に近い周波数が使用される。 このような非常に低い周波数を使用する結果、ケーブル 上の信号が、近接するケーブルに結合されることはなく、検出の範囲も狭い。し かしながら、検出は、近接する線上の漂遊電流によって影響を受ける。なぜなら 、これが磁界を生成するかもしれず、したがって、第１の局面においてよりも、 誤識別の可能性がより高くなるためである。他方で、電磁界は、検出器およびケ ーブル間の水または土の存在にかかわらず検出することができるため、もしセン サがケーブルの近くにあれば、ケーブルを識別し損なう可能性は排除される。 そこで、第１の局面および第２の局面が組合せて使用されることが好ましい。 まず、低周波数電流をケーブルに印加し、電界センサおよび磁界センサの両方を 含むプローブをケーブルの近くにもたらす。適切な範囲、たとえば１５センチメ ートルで、磁界センサはケーブルからの磁界を検出し、そこで、ケーブルが存在 する、という信頼できる表示を提供する。そのとき、磁界センサが感知したケー ブルが正しいものではない可能性がある。 その後、センサをケーブルに接触させ、ケーブルを分離し、低周波数の電圧信 号を印加する。電界センサはこうして、ケーブルを明白に識別することができる 。図面の簡単な説明 次にこの発明の実施例が、例として、添付の図面を参照して詳細に記載される 。 図１は、この発明の実施例に従った、ケーブル識別の基 本原理を説明する、略線図である。 図２は、図１のプローブをより詳細に示す。 図３は、図１の実施例における、ケーブルとプローブの関係を示した概略図で ある。 図４は、ケーブルが露出しているときの、ケーブルからの電界を示す。 図５は、ケーブルが露出していないときの、ケーブルからの電界を示す。詳細な説明 まず図１を見ると、識別されようとしているのは地下に埋設されているケーブ ル１０である。特定のサイトにおけるケーブル１０近傍には、他の多くのケーブ ルが存在し得るため、ケーブル１０の位置を決定する（すなわち、ケーブルの「 位置を突き止める」）ばかりでなく、そのケーブルがある特定のユーティリティ に属していることを確かめる（それを「識別する」）ことが必要となる。 この発明の第１の実施例に従って、信号発生器１２はケーブル１０に接触され 、スイッチ１４も同様である。ここで、スイッチ１４が、図１に示されるように 開いた状態であり、低周波数信号が発生器１２によってケーブル１０に印加され たと仮定する。その低周波数は、１０ヘルツより低く、好ましくは１ヘルツ未満 である。そのとき、ケーブル１０が電圧を有するようになり、そこに印加する信 号を適切に変調することによって、独自の電圧信号を生成する ことができる。 その電圧信号を検出するために、電界センサ１８を内部に有するプローブ１６ が、ケーブル１０のすぐ近くにもたらされる。一旦センサ１８がケーブル１０に 十分近づき、かつ、両者間のギャップが非導電性であるとすれば、センサがケー ブル１０上の電界を検出することができ、それによって、ケーブル１０が発生器 １２に接続されたものである、と、明白に識別することが可能となる。 原則として、センサは直流信号、すなわち０である低周波数を有する信号を検 出することができる。信号の周波数が、ケーブル１０上の電界に影響を及ぼすこ とはない。しかしながら、前述のように、このような直流信号は漂遊地電流と区 別するのが容易ではなく、できるだけ０に近い、低周波数信号を使用することで 、信号はそういった電流から区別することができる。 ケーブル上の電圧は、発生器１２によって全く決定されるので、ケーブル１０ に近接する他のケーブルのさまざまな「漂遊」電圧は、識別の信頼性に影響を及 ぼさないであろう。なぜなら、それらは、発生器１２によって生成された電圧の ように変調され、かつ、それと同じ周波数を有するとは思えないからである。そ の上、ケーブル１０からの電界は、土の導電性のため、ケーブル１０の周りの土 には浸透しない。したがって、近接するケーブルからの電界がセンサ１８によっ て検出される可能性はない。そこで、ケ ーブル１０のどの識別も、明白である。 この効果は、図２および図３に、より詳細に示される。もし、ケーブル１０の 周りの土２２にボア２０を掘削し、プローブ１６をそのボア２０に挿入すること が可能なら、センサ１８は、プローブ１６の先端がケーブル１０に十分近づいた とき、ケーブル１０からの電界を検出することができよう。これは、ボア２０内 の、ケーブル１０とプローブ１６の先端との間の空間２４（図３参照）が空であ ることを前提としている。空気が導電性の低い導体だからである。しかし、もし その空間２４が水または土で満たされていたら、そのときはケーブル１０を識別 することができない。この効果は図４および図５で、より詳細に示される。図４ は、ケーブル１０がボア２０内で露出している場合の、ボア２０内における電界 ２８を示す。プローブ１６がボア２０内にもたらされると、電界２８はセンサ１ ８によって検出できる。しかし、もしボア２０がケーブル１０に到達するに足る ほどには土２２を貫通せず、そのため、図５に示されるように、少量の土がケー ブル１０を覆っていたら、その場合には電界２８はボア２０内へと延びることは なく、土２２内のみに留まる。その結果、もしプローブ１６が、このような状況 下にあるボア２０の内部にもたらされた場合、ケーブル１０を識別することはで きない。 これに対し、図３に示されるように、たとえ同様の電圧信号を持ったケーブル ２６が近接して存在していたとして も、センサ１８はそれを検出することはないであろう。なぜなら、土２２が、ケ ーブル２６からの電界がセンサ１８に達するのを防ぐためである。 そこで、ケーブルが、発生器１２に接続されていないのに接続しているものと して識別される可能性は、事実上皆無である。しかし、ケーブル１０からの電界 がセンサ１８に満足に結合されないために、全く何も識別されない、という可能 性はある。 したがって、この発明の第２の実施例において、スイッチ１４が閉じられ、電 流がケーブル１０に沿って流される。同一の、または同様の、発生器１２が使用 できるため、その電流の周波数はやはり、低く、１０ヘルツよりも小さい。やは り、１ヘルツ未満の周波数が好ましく、これは、できるだけ０に近づけるが、そ の電流が漂遊直流地電流と区別できるようにもするためである。 その低周波数のため、ケーブル１０上の信号が近接するケーブルに誘導される ことは全くまたはほとんどない。しかしながら、ケーブル１０の周りには、磁界 は少し浸透するであろう。その結果、もしプローブ１６が磁力計３０を備えてい れば、プローブ１６の磁力計３０が、ケーブル１０に十分近づいたときにのみ、 ケーブル１０の周りの電磁界が検出されることとなる。１５センチメートル程度 の距離が好ましい。 ケーブル１０からの電磁界は、ケーブル１０および磁力 計３０間の物質に無関係に、磁力計３０によって検出され得る。そのため、図２ の配置において、ケーブル１０は、たとえ空間２４内に土または水があっても、 磁力計３０によって識別することができる。反対に、磁力計３０は、十分な強さ の磁界はどれでも検出する。そのため、もし図２でケーブル２６も対応する信号 を持っていたら、これもまた磁力計３０によって検出されてしまう。したがって 、識別が全くなされないというおそれはほとんどないが、誤識別の可能性は存在 する。 実際には、電流信号の低周波数のため、誤識別の可能性は低い。その電流信号 の周波数が低いため、信号の、近接するケーブルへの誘導性または容量性結合は 、いずれも最小である。そのため、ケーブル１０の長さに沿って実質的に一定の 電流が存在し、他のケーブルからの漂遊磁界はどれも、より低い振幅のはずであ り、したがってまず検出されることはないと思われる。 そこで、これら２つの配置が組合せて使用されることが好ましい。まず、スイ ッチ１４が閉じた状態で、プローブ１６がボア２０内に挿入され、磁力計３０が コイルの最初の識別をするのに使用される。その後、スイッチ１４が開かれ、セ ンサ１８がさらなる決定的な識別をするのに使用される。 発生器１２によってケーブル１０に印加される電流信号および電圧信号の周波 数は低いため、比較的長いサンプリ ング周期（たとえば１０秒程度）が必要である。 この発明は、出願人のＵＫ特許出願番号第９４０９００３．２号に開示された 位置選定装置と組合せると、特に有益である。ただし、この組合せの使用を限定 するものではない。その出願において、地下ケーブルの位置を突き止めるための 位置選定装置は、位置選定アンテナを含んだ地中貫通プローブを有し、これは、 ケーブルのような導体からの電磁気信号を検出し、かつ、その導体に対する地中 貫通プローブの位置を決定することを可能にした。このためプローブは、ケーブ ルのすぐ近くまでプローブをもたらすことを可能にする情報が、オペレータに与 えられるため、プローブの力強い衝突によってケーブル１０を損傷する危険なし に、ケーブル１０に向かって地中へと駆動させることができた。 このような装置を使用して、かつ、センサ１８および磁力計３０を地中貫通プ ローブに取付けることで、プローブをケーブルに接触するようもたらし、測定を 行なうことが可能となる。

【手続補正書】 【提出日】１９９７年１２月９日 【補正内容】 （１）明細書第２頁、第３頁、第４頁を別紙の第２頁、第３頁、第４頁、第４ ａ頁のとおり補正する。 （２）請求の範囲を別紙のとおり補正する。 関して、ある程度の予備知識が必要となる。 また、埋設ケーブルを識別するのに、ケーブルに可聴周波数電気信号を印加し 、その後、その信号によって生成された磁界を地表で検出する、という方法も可 能である。これは掘削の手間を省く。なぜなら、生成された磁界が地表レベルで 検出できるよう、信号の周波数が選択されるためである。 しかしながら、このような可聴周波数の信号は、誘導および容量性の漏れによ って、他のケーブルに伝達されるおそれがある。これは、磁界を歪ませることに 繋がり、結果として、ケーブルの位置選定を誤るか、またはおそらくは間違った ケーブルを識別してしまうことになりかねない。なぜなら、誘導の結果、信号が 印加されたのではない別のケーブルによって搬送されてしまうからである。 このような電磁気による位置選定を改善すべく、多くのさまざまな提案がなさ れてきている。しかし、どれ１つとして、誤識別の問題を完全に防ぐことはでき ないでいる。 ＵＳ−Ａ−５１９４８１２号は、地下に埋設されたケーブルを識別する方法を 開示するが、そこでは、交流信号がケーブルに印加され、その電流信号による磁 界が、ケーブルの近くにもたらされた磁界センサを使用して検出される。ＵＳ− Ａ−５１９４８１２号において、交流信号は１０ヘルツから５００キロヘルツの 周波数を有する。発明の概要 この発明の第１の局面に従って、ケーブルが絶縁されているとき、非常に低い 周波数の電圧信号がケーブルに印加される。それからその電圧は、ケーブルの近 くにもたらされた適切な電界センサによって検出される。 この発明は、ケーブルに印加された信号の、他の近接するケーブルへの誘導性 または容量性伝達の可能性を防ぐことを目的とする。原則として、これを達成す るのに最適な周波数は０（すなわち直流）である。なぜなら、その場合ケーブル からの誘導性／容量性の漏れは０であると思われるからである。しかしながら、 もし周波数０の信号が使用された場合、その信号は、漂遊地電流と区別すること ができない。したがって、漂遊地電流と区別できるような識別を信号に与え、か つ、それによってフィルタリングが可能となるような、ただし、誘導性／容量性 の漏れを最小限に押えるために、できるだけ０に近い、非常に低い周波数の信号 が印加される。 使用される電圧の周波数は、したがって、可聴周波数の範囲より低いもので、 １０ヘルツより低く、好ましくは１ヘルツ未満とする。地面は通常導電性である ため、電界の地中への浸透は全く、またはほとんど、ない。そのためセンサは、 ケーブルのすぐ近くに、またはケーブルと接触するように、もたらされなくては ならず、これはしたがって、ケーブルの識別を可能にするための掘削を伴うこと となる。しかしながら、視覚による点検方法とは違って、誤識別の 可能性はない。 ０に近い非常に低い周波数では、信号レベルはケーブルの長さに沿って実質的 に一定である。これは、可聴周波数信号を使用する場合とは対照的であり、その 場合、信号のレベルはケーブルの長さに沿って減退する。そこで、ケーブル上の 低周波数信号と同じ周波数で現れる漂遊電流がたとえあったとしても、それらが ケーブルに印加された信号と同じレベルである確率は、無視できるほど十分に低 い。 理論上、ケーブルまで掘り進め、その後センサを掘削された穴の中に、しかし ケーブルとは間隔をおいて配置することで、電界を検出することは可能であろう 。なぜなら、空気が、ケーブルとセンサとの間に非導電性の空間を提供し、電界 が検出されるのを可能にするためである。しかし実際には、ケーブルとセンサと の間の、水、土、または他の物質のいずれかが、満足な検出を妨げるであろう。 この結果として、識別が正しくない確率は極めて低いが、ケーブルが全く識別 されない、という可能性は存在する。したがって、この発明の第２の局面は、非 常に低い周波数の電流信号がこのケーブルに印加され、その電流信号によって生 成された磁界が適切な検出器によって検出される、という方法を提案する。磁界 検出用の公知のシステムとは異なり、その信号の周波数は低い。 ここでもやはり、１０ヘルツより低い、好ましくは１ヘルツより低い周波数が 使用される。先と同様、この発明の この局面は、周波数０（直流）でも動作は可能である。しかしやはり、そうする と、信号を漂遊地電流と区別する問題が生じるであろう。そこで、できるだけ０ に近い周波数が使用される。 このような非常に低い周波数を使用する結果、ケーブル請求の範囲 １．地下に埋設されたケーブルを識別する方法であって、 ケーブルを電気的に分離するステップと、 ケーブルに電圧信号を印加するステップとを含み、電圧信号は１０ヘルツより 低いが０ではない周波数を有し、さらに、 電界センサをケーブルの近くにもたらすステップと、 電圧信号による電界を前記センサを使用して検出するステップとを含む、方法 。 ２．センサをケーブルの近くにもたらすステップが、地表面からケーブルへとボ アを形成し、かつ、そのボア内にセンサを挿入するステップを含む、請求項１に 記載の方法。 ３．センサがケーブルに接触するようもたらされる、前掲の請求項のいずれかに 記載の方法。 ４．前記電圧信号が変調を加えられる、前掲の請求項のいずれかに記載の方法。 ５．電流信号をケーブルに印加するステップをさらに含み、電流信号は１０ヘル ツより低いが０ではない周波数を有し、さらに、 磁界センサをケーブルの近くにもたらすステップと、 電流信号による磁界をセンサを使用して検出するステップとをさらに含む、前 掲の請求項のいずれかに記載の方法。 ６．地下に埋設されたケーブルを識別する方法であって、 電流信号をケーブルに印加するステップを含み、電流信 号は１０ヘルツより低いが０ではない周波数を有し、さらに、 磁界センサをケーブルの近くにもたらすステップと、 電流信号による磁界をセンサを使用して検出するステップとを含む、方法。 ７．センサをケーブルの近くにもたらすステップが、地表面からケーブルへとボ アを形成し、かつ、そのボア内にセンサを挿入するステップを含む、請求項６に 記載の方法。 ８．前記電流信号が変調を加えられる、請求項５から請求項７のいずれかに記載 の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．地下に埋設されたケーブルを識別する方法であって、 ケーブルを電気的に分離するステップと、 ケーブルに電圧信号を印加するステップとを含み、電圧信号は非常に低い、ま たは０の、周波数を有し、さらに、 電界センサをケーブルの近くにもたらすステップと、 電圧信号による電界を前記センサを使用して検出するステップとを含む、方法 。 ２．センサをケーブルの近くにもたらすステップが、地表面からケーブルへとボ アを形成し、かつ、そのボア内にセンサを挿入するステップを含む、請求項１に 記載の方法。 ３．電圧信号の周波数が１０ヘルツより低い、請求項１または請求項２に記載の 方法。 ４．センサがケーブルに接触するようもたらされる、前掲の請求項のいずれかに 記載の方法。 ５．前記電圧信号が変調を加えられる、前掲の請求項のいずれかに記載の方法。 ６．電流信号をケーブルに印加するステップをさらに含み、電流信号は非常に低 い、または０の、周波数を有し、さらに、 磁界センサをケーブルの近くにもたらすステップと、 電流信号による磁界をセンサを使用して検出するステップとをさらに含む、前 掲の請求項のいずれかに記載の方法。 ７．地下に埋設されたケーブルを識別する方法であって、 電流信号をケーブルに印加するステップを含み、電流信号は非常に低い、また は０の、周波数を有し、さらに、 磁界センサをケーブルの近くにもたらすステップと、 電流信号による磁界をセンサを使用して検出するステップとを含む、方法。 ８．センサをケーブルの近くにもたらすステップが、地表面からケーブルへとボ アを形成し、かつ、そのボア内にセンサを挿入するステップを含む、請求項７に 記載の方法。 ９．電圧信号の周波数が１０ヘルツよりも低い、請求項６から請求項８のいずれ かに記載の方法。 １０．前記電流信号が変調を加えられる、請求項６から請求項８のいずれかに記 載の方法。