JPS5829875B2

JPS5829875B2 - ケ−ブル探索方式

Info

Publication number: JPS5829875B2
Application number: JP53107463A
Authority: JP
Inventors: 喜直岩本; 和臣山村; 雅行藤瀬; 勇一白崎; 貴右福井
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1978-09-04
Filing date: 1978-09-04
Publication date: 1983-06-25
Also published as: GB2032626A; GB2032626B; US4317079A; JPS5535204A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、土中に埋設されているケーブル、特に海底、
川底等に埋設されているケーブルの位置を探索する方式
に関するものである。

近年、海、川にケーブルを敷設する場合には、漁具や船
のアンカ等によってケーブルが破断されるのを防ぐため
、ケーブルを海底下や川底下に埋設することが盛んにな
りつつある。

このような埋設されたケーブルを、修理のために船上に
引き上げようとする場合、従来、海底の土砂中に深くく
い込むような形状をした特殊なフックを用いて、ケーブ
ルを横ぎる方向にフックを曳航し、ケーブルを引掛け、
船上に引き上げるという方法が行なわれている。

しかし、ケーブルが埋設されて土砂中に固定された状態
にあるため、特殊フックを用いてケーブルを引掛ける場
合には、フックにケーブルが引掛った時点で即座にフッ
クの曳航を停止させなければ、フックによってケーブル
が切断されてしまうことになる。

そこで、その特殊フックの停止をできるだけ即座にでき
るようにするため、非常にゆっくりした速度でフックを
曳航することが行なわれている。

ケーブルの埋設位置は、埋設工事時にロラン等の電波船
位計器によって測定し、決定されるが、一般にその位置
精度には、数百瓶〜数千扉の誤差は避けがたく、結局、
実際にケーブルを探線する場合は、相当長い距離をフッ
クを曳航し、探線を行わざるを得ない。

このため、探線には、極めて多くの時間と労力を要する
という欠点があった。

ところで、探線を行う前に、埋設されているケーブルの
位置、ケーブルの埋設されている深さ、およびケーブル
の埋設されている方向が把握できているならば、海底の
底質や埋設された深さに応じて選んだ最も効率の良い形
状の特殊フックをケーブルを横ぎるように、少しの距離
だけ曳航するだけで、探線することが可能になる。

これまでにも、ケーブルの位置を探知するという試みや
ケーブルの方向を探知するという試みが行なわれている
。

ケーブルの位置に関しては、探索に使用している検出器
が、ケーブルの真上を通過する際に生ずる、検出器出力
の特徴的な変化を見て、その位置を探知するという方法
が採られているが、この様な方法では、ケーブルの位置
が探知されるのは一瞬間であるため、探索時には、その
−瞬間を見逃がさぬよう絶えず注意している必要があり
、けたその位置を正確にマーキングすることが難しいと
いう欠点があった。

一方ケーブルの敷設方向の探索に関しては、上述のよう
な探索を何度も繰り返すことによって、大体の方向を知
るという方法が採られ、多くの時間と労力を要するとい
う欠点があった。

本発明は以上述べたような従来の技術の欠点を解決する
方法を提供することを目的とし、探索対象ケーブルの端
末より、ケーブルに探索用の電気信号を加え、この信号
によってケーブルから発生する信号磁界を、無指向性の
検出特性を有する複数個の磁界検出器で検出し、その検
出信号の相互の振幅比をパラメータとして、演算処理す
ることによって、ケーブルへ加える探索用信号の強さに
関係なく、ケーブルから相当離れた地点からでもケーブ
ルの埋設位置に関する情報を取得し、これを表示するこ
とを特徴とする。

本発明によれば、遠方からケーブルの位置と方向が探知
できるため、従来、困難であったケーブル位置のマーキ
ングが非常に容易にできることになり、ケーブル探線作
業の大幅な効率化がはかられる。

さらに、ケーブルが埋設されている深さく埋設深度）が
探知できる場合には、探線用のフックの深さを適当に制
御することによって、ケーブルの探線を確実に行なわし
めることが可能となるなどの利益が得られる。

第１図は本発明の一実施例を示す図面である。

母船からの制御によって海中を自由に移動できる移動体
２には、無指向性の磁界検出器４，６．８および１０が
適当位置に固定されている。

海底に埋設されているケーブル１２に障害を生じ、例え
ば障害点１４で導体が地絡しているものとすれば、陸上
のケーブル端末１５から探索用信号源１６を用いて探索
用信号電流が供給でき、探索用信号電流の帰路は地絡点
１４と探索用信号源１６の接地点１８によって形成され
る。

探索用信号電流によってケーブルの周囲には信号磁界が
発生する。

この探索用信号磁界の大きさは探索用信号電流の大きさ
に比例し、ケーブルからの距離に反比例する。

磁界検出器４，６，８および１０はケーブルからの距離
に応じた探索用信号磁界に感応し、その出力は信号線２
０によって母船上の受信部２２に伝送される。

受信部は主として次の４種の機能からなっている。

すなわち■各磁界検出器の信号から探索用信号磁界に相
当する成分を抽出すること、■は各抽出信号の振幅比を
とること、■この振幅比をパラメータとしてケーブルの
位置情報を演算すること、および■演算結果にもとずい
てケーブルの位置情報を表示することである。

第１図の受信部では、ブロック２４が機能の、ブロック
２６が機能■、ブロック２８が機能■、そしてブロック
３０が機能■の役割を果すものである。

なお、機能■、■および■の役割を演するハードウェア
を第１図のブロック２４゜２６および２８のように明確
に区分しないで構成することも当然可能である。

さらに■の機能を高性能化するために探索用信号源の信
号に関する情報（例えば周波数と位相）を、母船上の受
信部２２で取得する手段３２（例えば電波による無線伝
送）、あるいは標準電波放送３４を探索用信号源１６お
よび受信部２２でそれぞれ受信して共通の信号情報を取
得する手段３６と３８を有することも可能である。

この場合には、信号線２０によって伝送されてくる雑音
を伴った信号を、手段３２あるいは３８によって取得し
た探索用信号情報を参照信号とする例えば相関器で処理
することにより探索用信号磁界に相当する出力信号を雑
音の中から抽出することができる。

以下に本発明によるケーブル探索方式の動作の一例を、
第１図を参照しながら説明する。

一般に、ケーブルに電流を供給すると、ケーブルの周囲
にケーブルを中心として同心円状に分布する磁界が発生
する。

この磁界の大きさＨ（ガウス）は、ケーブルからの距離
をＲ（メートル）、ケーブルを流れる電流の大きさを■
（アンペア）■ とすると、Ｈ＝ａ−（ただし、ａは比例定数）で与え
られる。

第１図において、探索信号電流Ｉをケーブル１２に供給
すると、ケーブル１２の周近でケーブルから距離Ｒ離れ
た地点では、はぼ、なる大きさの磁界が発生する。

磁界検出器４，６，８および１０は各々ケーブル１２か
らの距離に対応した大きさの探索用磁界を検出し、検出
した信号は信号線２０を経て、受信部２２に送られる。

受信部２２では、各磁界検出器４，６，８および１０の
各出力信号から探索用信号磁界に相当する信号を抽出２
４し、抽出信号の比をとり２６、その比の値を用いて後
述するような演算処理２８が行なわれ、ケーブルの位置
（ケーブルまでの距離）、方向、および埋設深度が求め
られる。

各磁界検出器４，６，８および１０からの信号の比をと
り、その値で演算を行うことの利点は、信号比であるた
め、前述の式での探索用信号電流Ｉの絶対値に無関係と
なり、ケーブルに供給されている探索用信号電流の大き
さがわからなくても、ケーブルの位置、方向、埋設深さ
が求められるという点と、探索用信号電源１６の供給電
流がたとえ、変動するようなことがあっても何ら探索に
は影響しないという点である。

したがって、探索用信号源１６自体の出力安定度を考慮
する必要がなく、その分、製作が容易安価となる。

表示部３０では、信号処理部で求められたケーブルの位
置、方向、埋設深度が、例えばブラウン管ディスプレー
上に時々刻々表示され、ケーブルの探索を容易なものと
する。

、第２図は、第１図の実施例をさらに説明するためのも
ので、同図Ａは平面図、同図Ｂは側面図を示している。

第２図において第１図と共通のものは、同一の番号で示
している。

今、磁界検出器４，６，８および１０に搭載した移動体
２は、海底面とほぼ平行に、海底面上をケーブル１２に
対し角度αの方向に曳航されているものとする。

各磁界検出器４，６，８および１０は、第２図Ａに示す
ように対角線の長さ２ＲＯの正方形の各コーナーに搭載
されているとし、その中心Ｃとケーブル１２との水平距
離を１１ケーブル１２の埋設深度をｄとし、磁界検出器
４，６゜８および１０で検出された探索用信号磁界の大
きさをそれぞれＨｌ、Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４とする。

各磁界検出器とケーブルとの距離が第２図Ｂに示すよう
に各々Ｒ１〜Ｒ４であるとすると、これは前述の角度α
、水平距離１１埋設深さｄとの間に以下の関係がある。

この距離Ｒ１〜Ｒ４と各磁界検出器の検出磁界Ｈ１〜Ｈ
４とは、前述のように以下の関係がある。

但し、ａは比例定数、■はケーブルへ供給された探索用
信号電流である。

ここで、距離Ｒ１を基準としてＲ１と他のＲ２−Ｒ４と
の比をとり、新しい変数Ａ、Ｂ、Ｃを考える。

従って振幅比曳は当該磁界検出器と探索対象２２ケーブルとの間の距離の比−の逆数に等しい。

１１Ｈｌ他の振幅比−９−についても同様である。

こ３Ｈ４れらの変数（Ａ、Ｂ、Ｃ）は、（３）式から明らかなよ
うに、ケーブルへ供給される探索用信号電流■とは無関
係となる。

式（１）、（３）よりケーブルの位置を表わす１１
ケーブルの方向α、ケーブルの埋設深度ｄは、以下のご
とく示される。

結局、磁界検出器４，６，８および１０を用いてケーブ
ル１２の発生する探索用信号磁界の大きさＨ１〜Ｈ４を
検出し、これに上記（３）式、（４）式に和尚する演算
処理を行うことによって、ケーブルの方向α、ケーブル
の位置（検出器移動体中心とケーブル間の水平距離）１
１及びケーブルの埋設深さｄを同時に得ることができる
。

第３図は、受信部２２の一部分についての一例を説明す
るためのものである。

受信部２２では各磁界検出器４，６，８および１０の検
出電圧■１〜ｖ４を用いて、上記（４）式で示される演
算を実行する。

第３図で、検出信号Ｖ１〜ｖ４は、まず各々二乗回路４
０によって二乗した後、割算回路４２に送り、前記（３
）式で示した比信号Ａ、Ｂ、Ｃを得る。

次にこれらＡ、Ｂ、Ｃの信号と適当な直流電圧を減算回
路４６、減算回路４８で演算した後、逆正接回路５６に
送り、ケーブルの方向αを得る。

一方、このαを正弦回路６２及び余弦回路６４に送り、
ＳｉｎαおよびＣＯＳαなる信号を得る。

一方、信号Ａ、Ｂ、Ｃおよび一定信号Ｌ−Ｒｏ／２は、
加算回路５０，５２，５８，６０、減算回路４８゜５４
、乗算回路６６、除算回路７４を経て乗算回路７６に入
力する。

一方、信％１ｎ（１、ＣＯ３αは、加算回路７０で加
算された後、乗算回路７６に入力する。

乗算回路７６は、これら両入力を乗算して、ケーブルの
位置を示すｌなる信号を出力する。

また信号ｌおよび乗算回路７２の出力信号はそれぞれ乗
算回路８２．７８で乗算された後、加算回路８４で加算
される一方、乗算回路８０で乗算される。

除算回路６８の出力信号は、乗算回路８０の出力信号と
乗算回路８６で乗算された後、係数回路８８を経て、加
算回路８４と減算回路９０で減算演算が行なわれる。

この出力は平方根回路９２に入力することにより、その
出力に埋設深さｄを示す信号を得る。

なお、図における各演算素子としては、既に市販されて
いるアナログ演算ＩＣを使用することができる。

例えば、米国ブルーブラウン（ＢＵＲＲ；−ＢＲＯＷＮ
）社製のＩＣ４３０１においては、乗除、平方、平方根
、指数、三角函数の各演算を可能としている。

乗算を例にとれば、入力をＥ、（Ｖ）およびＥ２（Ｖ
）とする時、出力Ｅ。

（Ｖ）はＥ。＝Ｅ１・Ｅ２／１０（Ｖ）で与えられる。

従って本実施例では、例えば１ｍ＝ＩＶのように使用者
が定義すれば、距離Ｒと電流値■により定まる磁界の強
さＨａＩ／Ｒが、磁界検出器４，６，８．１０に
より電圧値に変換され、この電圧値が演算処理された後
、出力としての距離や埋設深度が、上記感度により長さ
の単位（ｍ）に変換される。

また角度（正弦ｓｉｎθ）については、入力Ｅθ（■）
から出力ＥＯ（Ｖ）が、Ｅｏ＝１０ｓｉｎ９Ｅθ（Ｖ）
で与えられる。

従ってこれも、９０°＝１０■のように定義すれば、こ
の感度で出力としての方向が角度（°）に変換される。

定数Ｒ８のようなものは、固定の電圧を与えればよい。

加減算についても、オペレーショナルアンプで容易に実
現できる。

従って、本実施例における各情報は、それぞれ上記の感
度（あるいはパラメータ）に対応した電圧値としで得ら
れる。

以上のようにして、各磁界検出器４，６，８および１０
の検出出力■１〜ｖ４を用いて、ケーブルの位置、方向
、埋設深さの３つの情報を同時に得ることができる。

上述の例では、磁界検出器が４個の場合について述べた
が、移動体２の曳航方向を任意時間の間一定に保つ手段
、磁界検出器の出力値を記憶する手段、磁界検出器の出
力値と記憶値とを比較する手段を備えることにより、磁
界検出器が３個の場合でも上記と全く同一のことが可能
である。

例えば、第４図に示すように移動体２において、直角二
等辺三角形の各コーナーに磁界検出器を搭載する。

直角コーナーに固定された磁界検出器を８１、他のコー
ナーのそれぞれを８２．Ｓ３とし、Ｓｌと８２を結ぶ
延長線上を８１を前にしてケーブル方向へ移動体２を移
動させる。

任意時間に各磁界検出器の出力値を記憶させる。

このときの８１と８２の位置がＸｌとＸ２であり、Ｓｌ
と８２のそれぞれの出力値を５ｌ（ＸＩ）と８２（Ｘ２
）とする。

さらに移動を継続させると８２の出力値はＳｌのｘｌに
おける出力値５１（Ｘｌ）に接近する。

Ｓ、と８２の検出感度が等しくなるようあらかじめ較正
しておけば、Ｓ２の出力値が８１（ｘｌ）と等しくなる
ときに８２はＸｌに到達したことになる。

したがって、この時点をレベル比較器で検出し、このと
きの各磁界検出器の出力値と前記の記憶情報から、第４
図に示す位置Ｘ１＄ｘｌｌＸ３＋Ｘ３にお
ける探索用信号磁界に相当する出力信号を得ることがで
きる。

ＸＩ。Ｘ１′、ｘ３．ｘイは、それぞれ正方形の各コー
ナーに相当するので、これらの信号を用いて、既に上述
したような磁界検出器４個を用いた場合と全く同一の方
法で、ケーブルの方向、位置、深さなどの情報を得るこ
とができる。

さらに第５図、第６図は、磁界検出器が２個あるいは１
個の場合を示したもので、この場合でも、第７図に示す
ように、磁界検出器Ｓ、を移動体の中心に回転軸９５を
有する回転棒９６の上に搭載し、これをモータ９９によ
り回転することによって、磁界検出器が４個の場合と全
く同一の効果を得ることができる。

ただし９７はスリップリング、９８は出力信号をとり出
すリード線を示す。

即ち、移動体をケーブルから離れた任意の位置に一時静
止させ、そこで、磁界検出器の搭載された回転棒９６を
第５図の場合には９０°、第６図の場合には３６０°、
回転させ、第５図の場合には、各磁界検出器のＸｌ、ｘ
２での位置での検出出力と回転後のＸｌｔ ”ｌでの
検出出力を用いることによって、磁界検出器が４個の場
合と全く同一の情報が得られる。

また第６図の場合には、磁界検出器を９ｏ。回転させる
毎の検出出力、即ち、第６図でＸｌ。

Ｘｌ、Ｘζ′、Ｘ７の位置に磁界検出器が移動したとき
の、その検出出力を用いることによって、磁界検出器が
４個の場合と全く同一の情報が得られる。

第８図は、本発明の方式を適用する場合に使用する探索
器の一構成例を示したものである。

１００はケーブルシップ、１０２は内部に信号線が入っ
た曳航で、１０４は位置探索器１０６と特殊フック１０
８へのそれぞれの信号線と曳索を分岐分配する結合器、
１１０はケーブル、１１２は海底面、１１４は海水面で
ある。

位置探索器１０６は、図のように特殊フックと共にケー
ブルシップによって曳航され、陸揚局からケーブルへ供
給した探索用信号電流によって発生した、ケーブルから
の磁界（図の点線）を検出しその検出信号を曳索１０２
内の信号線を通じてケーブルシップ１００内の監視装置
へ伝送する。

ケーブルシップ上では、伝送されてきた信号の処理結果
に基づいて、ケーブルの存在する、はるか手前からケー
ブルの方向や位置、埋まっている深さがわかるため、必
要に応じて、曳航速度を調整したり、曳航方向を変更す
ることが行なわれる。

第９図は、探索器の１例を示したもので、磁界検出器１
１６，１１８，１２０および１２２は、曳航体１２４に
搭載されている。

１２６は信号線、１２８は信号線を内蔵した曳索である
。

磁界検出器としては、無指向性の検出特性を有するもの
であれば、その種類は問わない。

以上の説明では、主として磁界検出器４個を正方形の各
コーナーに配置した例について述べたが、既に説明した
ように、検出器は１個以上であればよい。

また磁界検出器の配置も説明を簡単にするために正方形
に限定したが、正方形以外の場合には、例えば、前記の
演算回路を変更するか、あるいは演算回路の代りに磁界
検出器出力の相対比の組合せとケーブル位置情報をテー
ブルにして記憶装置に入力しておき、時々刻々の磁界検
出器の出力の相対比の組合せとこのテーブルをコンピュ
ータ処理によって参照して、ケーブル位置情報を得るこ
とができる。

また、前記では、−例として、埋設された海底ケーブル
の場合について述べたが、ケーブルが埋設されていない
場合でも適用できるのは勿論である。

さらに海底に限定することなく、陸上に埋設されている
ケーブルあるいは、河川に敷設埋設されているケーブル
または、屋内の架線等の位置探索にも適用できるのは言
うまでもない。

また、第９図の実施例では、探索器は海底面上を曳航さ
れているが、探索器が水中を曳航されるような方法にし
てもよい。

但し、その場合には、探索器と海底面との間の距離を測
る手段（超音波による距離計など）を探索器に搭載する
ことによつて、ケーブルの埋設深さが正確に得られる。

この発明のケーブル探索方式によれば、探索しようとす
るケーブルから発生する磁界を移動体に搭載した磁界検
出器により検出できる範囲内においては、ケーブルに対
する移動体の任意の位置と方向から、移動体からケーブ
ルまでの距離と移動体の曳航方向に対するケーブルの布
設方向とケーブルの埋設深度を検知することができ、す
なわち、ケーブルに対する移動体の位置関係には特に制
約がなく、従って、ケーブルに対して移動体を特定の位
置や方向に合致させるような位置制御機構は何ら必要で
ない。

また、ケーブルの位置情報を時間的に連続して検知する
ことができる。

さらに、ケーブルに供給する探索信号源と受信部との間
で一種の同期をとることにより、測定精度を容易に向上
することができるなで、応用範囲が広い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるケーブル探索方式の構成例、第２
図Ａ及びＢは本発明によるケーブル探索方式の原理説明
図、第３図は第１図における受信部２２の主要部のブロ
ックダイヤグラム、第４図、第５図及び第６図は本発明
によるケーブル探索方式の変形例、第７図は回転磁界検
出器の構造例、第８図はケーブル探索の作業状態を示す
図、及び第９図は本発明によるケーブル探索器の構造例
である。２・・・・・・移動体、４，６，８，１０・・・・・・
磁界検出器、１２・・・・・・ケーブル、１４・・・・
・・障害点、１５・・・・・・ケーブル端末、１６・・
・・・・探索用信号源、１８・・・・・・接地点、２０
・・・・・・信号線、２２・・・・・・受信部。

Claims

【特許請求の範囲】

１探索対象ケーブルに電流を供給した状態で、少なく
とも１個の無指向性の磁界検出器を相互に所定の間隔で
搭載した移動体を当該ケーブルの探索地点に移動させ、
前記磁界検出器によりケーブルの電流に起因する四辺形
の各頂点に対応する相互に異なる位置の磁界に相当する
電気信号る抽出し、該電気信号のひとつを基準として他
の各電気信号に対する振幅比を求め、各振幅比が当該磁
界検出器と探索対象ケーブルとの間の距離の比の逆数に
等しいことから、前記移動体に対するケーブルの距離の
方向と埋設深度を探索することを特徴とする、ケーブル
探索方式。